Способ проведения горной выработки вблизи выбросоопасного массива Советский патент 1988 года по МПК E21F5/00 E21C41/00 E21D9/00 

А-А

00

со о СА:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении выработок вблизи выбросо- опасных пластов, расположенных на расстоянии менее 5 м от выбросоопас- ного слоя.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности способа

На фиг,1 показано расположение скважин и выработки относительно пластаJ на фиг.2 - схема проведения выработок около выбросоопасного пласта, продольный разрез вдоль оси выработки; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2 (сечение горной выработки и расположение нагнетательных скважин)

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовительная выработка 1 проводится буровзрывным способом вблизи выбросоопасного массива (пласта) 2. Между последним и выработкой создается предохранительный слой 3, для чег бурятся в выбросоопасный массив (пласт 2 ряды нагнетательных скважин 4, которые охватывают зону 5 (расстояние между крайними скважинами в ряду) выбросоопасного массива (пласта), соответствующую проекции на него зоны свода естественного равновесия от выработки 6. Расстояние между скважинами в выбросоопасном слое составляет не менее двух радиусов трещино- образования (2 R-rp) вокруг скважины при ее торпедировании. А нагнетательные скважины 4 бурят на расстоянии, большем зоны влияния выработки большем зоны влияния выработки (1 цд„ан ) на напряженное состояние породного массива. После бурения нагнетательных скважин их заряжают зарядом взрывчатых веществ с демпфирующими прокладками, направленными в сторону выработки. В эти скважины нагнетают рабочий агент (тампонажный раствор) и до его схватывания осуществляют торпедирование выбросоопасного пласта. После этого осуществляют повторное нагнетание раствора в эти же скважины. Взрывные работы по проходке выработки осуществляют не ранее,- чем через время, рав ное периоду схватывания раствора в массиве. Необходимость выдержки периода времени, равного времени схватывания раствора в массиве после его нагнетания, обусловлена тем, чтобы при

0

0

5

0

5

0

5

0

5

выполнении проходческого цикла по проведению выработки под (над) раз- груженной и дегазированной в результате торпедирования зоны выбросо- .. опасного пласта, предупредить обрушение предохранительного слоя пород и соответственно самовскрытие выбросоопасного пласта в выработку.

После выполнения проходческих работ по проведению выработки осуществляют не менее чем однократное тампонирование пород предохранительного слоя для его упрочнения, повы- 1аения устойчивости и невозможности последующего обрушения. Изобретение предусматрив ает возможность noBbmie- ния устойчивости всего комплекса крепь - выработка - горный массив при дальнейшей эксплуатации выработки дополнительным последующим нагне- тампонирующего раствора.

Бурение нагнетательных скважин в предлагаемом изобретении осуществляют на расстоянии друг от друга, не превышающем двух радиусов зоны TpemjiHo- образования, образованной от взрыв- ных работ при торпедировании массива в каждой скважине. Это обеспечивает полное пересечение выбросоопасного пласта зонами трещиноватости,за счет которых осуществляется разгрузка пласта от напряжений и его дегазация, т.е. снижается его выбросоопас- ность.

При бурении нагнетательных скважин последние внедряются в выбросоопасный слой почвы (кровли) на расстоянии от забоя, большем зоны влияния самой выработки на напряженное состояние породного массива . Расстояние между крайними скважинами в рядах принимают таким образом, чтобы охватить ими проекцию свода естественного равновесия пород, образующегося вокруг выработки, на выбросоопасный пласт.

Необходимость бурения скважин в выбросоопасный пласт на расстоянии, большем зоны влияния выработки, объясняется тем, что любое воздействие на выбросоопасный пласт осуществляется только в зоне нетронутого масг-,- сива. Этим исключается возможность развития динамического явления от процесса бурения скважин.

Изв естно, что разрушение вокруг выработки под влиянием активных сил веса пород начинает развиваться в

первую очередь в области, которая называется сводом обрушения. Над ним образуется свод естественного равновесия, который обеспечивает равновесное состояние столба пород над выработкой и имеет форму кривой в виде параболы. В связи с этим, для повышения устойчивости предохранительного слоя, т.е. для предотвращения прорыва выбросоопасного пласта при проходке выработки, необходимо, в первую очередь, производить упрочнение наименее устойчивой области вблизи контура выработки - области свода естественного равновесия пород.

В зоне выбросоопасного пласта область свода естественного равновесия наиболее полно отражается в своей проекции на выбросоопасный пласт. Следовательно, для укрепления предохранительного слоя тампонирующим раствором и предотвращения прорыва выбросоопасного пласта скважинами необходимо обурить зону вы- бросоопасного пласта, превышающую проекцию на него свода естественного обрушения пород вокруг выработки

Большое значение, с точки зрения повышения безопасности и эффективности способа, имеют порядок и методы выполнения работ по торпедированию массива.В момент торпедирования выбросоопасного пласта возможно разрушение предохранительного слоя под воздействием на него динамической нагрузки. Чтобы это исключить, целесообразно заряды взрывчатого вещества в нагнетательных скважинах помещать с демпфирующими прокладками, которые необходимо укладывать со стороны предохранительного слоя. Это позволяет в несколько раз снизить напряжения на фронте ударйой волны в направлении предохранительного пород кого слоя и тем самым исключить возможность его значительного разрушения в момент торпедирования выбросоопасного пласта и последующего обрушения в выработку.

Работы по выполнению темпониро- нания предусматриваются с целью предотвращения обрушения пород предохранительного слоя в результате возможного развязывания газодинамиче- ского явления при проведении выработки, а также для повышения его устойчивости при дальнейшей эксплуатации.

10

15

20

25

55

3903724

особенно при неустойчивых или средней устойчивости породах. Кроме того, необходимость упрочнения пород предохранительного слоя объясняется тем, что в процессе торпедирования в нем образуются полости и значительное число дегазационно-разгружающиу трещин, которые также существенно снижают его монолитность и устойчивость. Технология упрочнения пород путем принудительного нагнетания раствора, например химических твердеющих составов, в частности пенополи- урета новым скрепляющими составами (полиуретаном), заключается в том, что в трещиноватый массив через скважины нагнетают два компонента состава, которые в результате реакции создают вспененную отвержденную систему. За счет распорного эффекта при вспенивании и динамических импульсов от взрывных работ отвержден- ный полиуретан связывает разделенные трещинами блоки породы в устойчивый массив. Пластичность полиуретана препятствует разрушению адгезионных связей при некотором перемещении пород и наложении на них динамических нагрузок. Полную нагрузку на себя полиуретан может принимать через 2-3 ч. после нагнетания.

При упрочнении пород предохранительной пробки, которые сушестпен- . но ослабляются при торпедировании выбросоопасного пласта, существует некоторая опасность прорыва газодинамического явления из зоны нетронутого выбросоопасного пласта в вы- работку. Поэтому и возникает необходимость упрочнения пород предохранительной пробки с запасом опережения по фактору невозможности развязывания выброса, т.е. отсюда следует, что зона горного массива впереди забоя выработки, расположенная в предохранительной пробке, подвергающаяся упрочнению раствором через пробуренные скважины, должна опережать любой цикл по проходке выработки на величину зоны безопасного опережения забоя выработки по фактору динамического явления.

30

40

-45

50

Формула изобретения

Способ проведения горной выработки вблизи выбросоопасного массива, включающий бурение иэ забоя рядов нагнетательных скважин наклонно к выб- росоопасному массиву по направлению проведения выработки, нагнета1 не в скважины рабочего агента и ведение буровзрывных работ, отличаю- 14 и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности способа, нагнетательные скважины бурят в выбросоопасный пласт с расстоянием между рядами, превышающим зону . влияния выработки на напряженное состояние массива, а в ряду - не более двух радиусов зоны трещинообра

эования, после чего скважины заряжают взрывчатым веществом с демпфирую- прокладками в сторону выработки и производят нагнетание рабочего агента, затем производят .торпедирование взрывоопасного массива и последующее нагнетание рабочего агента,причем расстояние между крайними скважинами в рядах принимают превышающим проекцию на выбросоопасный массив свода естественного равновесия массива пород вокруг выработки.

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение эффективности и безопасности способа. Подготовительная выработка 1 проводится буровзрывным способом Вблизи выбросоопас- ного пласта (ВОП) 2. Между последним и выработкой создают предохранительный слой 3. Для этого в ВОП 2 бурят ряды нагнетательных сквижин 4 наклонно к ВОП 2 по направлению проведения выработки 1. Расстояние между крайними скважинами 4 в рядах принимают превышающее проекцию на ВОП 2 свода естественного равновесия массива пород вокруг выработки 6. Расстояние между рядами скважин 4 пре- вышает зону влияния выработки на напряженное состояние породного массива, а в ряду - не более двух радиусов зоны трещинообразования. После бурения скважин 4 их заряжают ВВ с демпфирующими прокладками в сторону выработки. В эти скважины нагнетают рабочий агент (тампонажный раствор) и до его схватывания осуществляют торпедирование ВОП 2. Затем повторно нагнетают рабочий агент в эти скважины. После схватывания рабочего агента осуществляют работы по проходке выработки. 3 ил. с (Л

/

/

5

-/. ч -

Ш|р

Фиъ.

r

:::: : - :- - :-:--- l

I

.. .,

. . -v

A Фиг. 2