Способ локализации выбросов Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения интенсивности выбросов при проведении горных выработок по выбро соопасным породам буровзрывным способом.

Цель изобретения - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействия.

На фиг. 1 и 2 представлены поперечный и продольные разрезы выработки с установленной перемычкой до произведения взрыва, (разрез А-А на фиг.1); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, положение после провоцирования выброса.

На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения: шпуры 1 для установки

анкера, анкер 2, кольцо 3, гибкая связь 4 (цепь), упругий элемент 5 с жесткостью К, центральное крепежное кольцо 6, расстояние L от забоя до перемычки, длина ЬБвр шпуров для буровзрывных работ, .длина Ьэ«. зоны разгрузки, угол рб установки анкеров в массив по отношению к плоскости забоя разрушеная при выбросе поро- да 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в забое выработки отбирают пробы породы, изготавливают образцы и по известным методикам определяют модуль упругости Е , коэффициент Пуассона щ , пористость горных пород п и давление газа. Установленные значени модуля упругости, коэффициента Луасс.она, пористости и давления газа принимают за пластовые значения. Затем в направлении проведения выработки бурят скважину и определяют зону разгрузки (L,. ) в призабойной части выбросоопасного породного пласта. Зону разгрузки в призабойной части выбросоопасного породного пласта можно определить по расстоянию от забоя выработки до ин- тервала бурения, на котором отмечается образование блоков при бурении ке новой скважины.

По полученным знгчениям величины зоны разгрузки (L э« ) и длине шпуров для БВР (L6ep) устанавливают место расположения перемычки,

L - 1,5Lgep - . , м, которая не дает развиваться выбросу и локализует его в начальной стадии.

Указанное расстояние выбирается из следующих условий.

Коэффициент разрыхления горных пород в невыбросоопасных зонах сое- тавляет порядка 1,5, а коэффициент разрыхления пород, разрушаемых при выбросах, достигает 2,5. Таким образом, объем разрушенной горной массы при заданном постоянном сечени выработки S будет составлять

V - ,5L,f.+ 2,5(L66p - L,p) - S(2,5L6Bp - .), м3.

Откуда длина выработки, засыпанная разрушенной породой

L g мр м

а окончательно с учетом подвигания рабоя на LB6P расстояние установки перемычки от забоя

L - 2,5L5BP - Ц

5L.Bep- Ц.р.

В месте установки перемычки под углом 100-1 05° к оси выработки в направлении ее проведения по контуру выработки бурят шпуры 1 через определенные интервалы. В них устанавливают анкеры 2, которые закрепляют в массиве быстротвердею- щей смесью. К анкерам, с нарезанной на конце резьбой, навинчивают кольца 3, к которым диаметрально крепят гибкие связи 4. К каждой гибкой связи параллельно ей присоединяют упругий элемент 5, выбирающий избыток ее длины по отношению к диаметру d выработки и обеспечивающей ее предварительное натяжение. Жесткость упругого элемента с учетом глубины проведения выработки от поверхности определяют по зависимости

320 2

N бес

-т )Гоа

2Е

- 4

где d - диаметр выработки;

L - расстояние до места установки перемычки, м; L tn« длина шпуров для взрывных

ЬВг

работ;

п - пористость породы;

Р - давление газа в пласте, Па;

tn - показатель адиабаты для газа;3

У - плотность породы, кг/м ;

Н - глубина залегания, м;

Е - модуль упругости породы, Па;

-коэффициент Пуассона;

-число гибких связей. Указанная зависимость получена на

основании следующих предпосылок. Так как условие установки перемычки на расстоянии от забоя предопределяет объем разрушения выбросоопасной породы при сечении выработки S, равный

V, Б6р - L},p. ),

то разрушение породы в выбросоопасно слое породы сопровождается выделение энергии упругого деформирования породы и газа, которые определяют кинетическую энергию разрушенной массы

С

породы, с которой она воздействует на перемычку, т.е.

-- Е Ор + Е гаъа ,

де

т( - масса разрушенной породы; V - скорость движения разрушенной массы породы;

-упругая энергия объема породы;

-энергия в поровом объеме песчанника газа при адиабатическом расширении

V Чвр-Чр -|г

и

газа

Г, 1 -М

де S - сечение выработки;

GT| - компоненты напряжения; Е - модуль упругости; IU - коэффициент Пуассона.

т, w-

газа

РГ V,

1

1 - ч

т

Р. - давление газа в выбросоопасном массиве; РЛ конечное давление газа

при его расширении; т - показатель адиабаты

для газа , Яп)„- объем газа в выбросо г.

опасном песчаннике с

пористостьнз п;

с учетом приведенного можно что

(х - длина расстояния упругой составляющей перемычки). Откуда

2-S(L

К,

66 Р L.p )

х

г

о,,, cv

г-(1 -Т-Г) + --Г

1 Р

п- 1

1 - (™)

так как S 7.d (d - диаметр выработ- ки), а х 1 - d, где 1 - длина гиб- кой связи, которая определяется из зависимости 1 d + 0,14 м. Окончательно получим выражение для суммарной жесткости перемычки в виде:

20

К, 320d (L6Bp -L,.p

&

2(u4

n-P.

hi

w(t-7-) М-(В-)

2Е

1-|U

ш- 1

Принимая, что G, J H (у - объемный вес породы, Н - глубина проведения выработки, м), в Р 0,01 (H 100MHaj и Р 0,1 МПа можно получить:

Кд 320d(L6ep - Цр.)

(JH)12рг 4 0,01-п(Н - 100)

Г-

Г2 11

1 - (о,1(н - юо) m К .

Если перемычка состоит из N канатов, на каждом из которых находится один упругий элемент, то жесткость одного упругого элемента на гибкой связи должна составлять

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок по выбросоопасным породам буровзрывным способом. Цель изобретения - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействия. Для этого предварительно в забое выработки отбирают пробы породы и определяют модуль упругости, коэффициент Пуассона, пористость пласта и давление газа в нем. В направлении проведения выработки бурят скважину и определяют длину L_з.р зоны разгрузки в призабойной части выбросоопасного пласта. По величине L_з.р и длине L_БВР шпуров для буровзрывных работ определяют расстояние L от забоя выработки до установки заградительной перемычки: L = 1,5 L_БВР - L_з.р (м). Перемычка не дает развиваться выбросу и локализирует его в начальной стадии. К каждой гибкой связи заградительной перемычки присоединяют упругий элемент с установленной по приведенной математической зависимости жесткостью по данным физико-механических свойств угля, давления газа, пористости, числа гибких связей, диаметра выработки, глубины заполнения выработки, пористости и показателя адиабаты. Упругий элемент с определенной жесткостью позволяет локализовать объем разрушения выбросоопасной породы и гасит кинетическую энергию движущейся массы. 3 ил.

так как по условию локализации выбросов кинетическая энергия движущейся массы должна гаситься упругими элементами перемычки, суммарная жесткость К( которых определяется из управне- ния

m,V K,x

n

2Ј ч 66Р IjHГг22IU1 ,

п Р,

+;--т

,- (Г)

Р гг. пГ

К

KI

Формула изобретения.

50

Способ локализации выбросов, включающий установку заградительной перемычки в забое выработки, определение модуля упругости, коэффициента Пуас- сона, пористости пласта и давления газа в нем, буровзрывную отбойку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности локализации выброса и снижения его динамического воздействия, в призабойной части пласта определяют длину зоны разгрузки, а заградительную перемычку устанавливают на расстоянии не бо- с

лее

L 1,5L

ббр

- L

.р.

м;

где ЬБвр- длина шпуров

- длина зоны разгрузки, м, от забоя выработки, при этом к каждой гибкой связи заградительной перемычки присоединяют упругий элемент с жесткостью К не менее, чем

К - 22«dV

N ыг

- Ц,р.)

5

где

фО 2Ё(1

N d у

н Е - Р m-t

рг

ri Ptf Л

+-m-ii -(p;

число гибких связей; диаметр выработки, м; объемный вес горных пород, кг/м3;

глубина заложения выработки от поверхности, м; модуль упругости, Па; коэффициент Пуассона; пористость породы; показатель адиабаты газа; начальное и конечное давление газа в массиве, Па,

Р11 -1СГ Па).

Фие.1

А-А

фиг.З