Способ предупреждения горных ударов и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

сл ю

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений, опасных по горным ударам. Цель - снижение энергоемкости и повышение безопасности работ. В массиве горных пород (ГП) бурят скважины в плоскости, перпендикулярной направлению действия максимальных сжимающих напряжений. В каждой скважине устанавливают нагреватель, подключенный к источнику питания (ИП), датчик температуры, который через реле времени подключен к блоку управления ИП. Между скважинами в горной выработке устанавливают приемники акустических колебаний (АК), подключенные через усилители к блоку управления ИП. Посредством нагревателей периодически осуществляют нагрев ГП до температуры T=KΣ P(1-2*98H) .(β .E) *99- 1, где K- коэф., учитывающий величину действующих в массиве ГП максимальных напряжений

σ р - предел прочности ГП, МПа

ν - коэф.Пуансона

β - коэф.линейного расширения, град -1

E - модуль упругости, МПа. Интервал T между периодами нагрева определяют из соотношения T=(L-D) 2(40φА) -1, где L - расстояние между шпурами, м

D - диаметр шпуров, м

A - коэф.температурной проводимости ГП, м 2/с. В процессе нагрева ГП определяют амплитуду АК, поступающих из зоны нагрева, и по максимальному значению амплитуды АК устанавливают создание разгрузочной зоны. 2 с.п.ф-лы.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений, опасных по горным ударам.

Цель изобретения - снижение энергоемкости и повышение безопасности работ.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В массиве горных пород бурят скважины в плоскости, перпендикулярной направлению действия максимальных сжимающих напряжений. В каждой скважине устанавливают нагреватель, подключенный к источниг ку питания, датчик температуры, который через реле времени подключен к блоку управления источника питания. Между скважинами в горной выработке установлены приемники акустических колебаний, подключенные через усилитель к блоку управления источника питания.

В скважинах нагревают горную породу посредством нагревателя до температуры

сгр(1 -2v)03 Е)

-1

где К- коэффициент, учитывающий величину действующих в массиве горных пород максимальных напряжений;

(7р - предел прочности горной породы, МПа;.

- коэффициент линейного расширения, град .

V-коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости, МПа; При этом подводимая энергия, равная Q Pt CVp Т, полностью передается в массив горных пород, где Р - мощность нагревателя, Вт; t - время работы нагревателя, с; С - удельная теплоемкость горной породы, Дж/кгтрад.; р- объемная масса горной породы, кг/м ; Т - температура горной породы, °С; V - объем нагреваемой гор- . ной породы, м.

Энергий, подведенная от нагревателей, расположенных в двух соседних скважинах к горной породе, поступает от ее поверхности в глубину между скважинного целика. При этом температура в глубине целика повышается, а на поверхности породы в скважине понижается. Это приводит к повышению действующих здесь напряжений от тектонических и гравитационных сил. При,достижении температуры горной породы в междускважинной эоне значения указанного выше происходит разрушение всего междускважинного целика и амплитуда акустических колебаний, поступающих из этой зоны максимальна. Эти колебания принимает приемник акустических колебаний, расположенный между скважинак и в горной выработке, подает их через усилитель в блок управления источника питания и отключает от него нагреватели. Дальнейший нагрев горной породы приводит к непроизводительным затратам энергии, так как подводимая энергия расходуется лишь на смещение участков горной породы по образовавшимся трещинам.

При температуре в целике меньше заданного значения реле времени через время t

t (l-d)2(40na); , где I - расстояние между шпурами, м; d - диаметр шпуров, м; а - коэффициент температурюпровод- ности горной породы, , выключает нагреватели и далее цикл повторяется.

П р и м е р, В горизонтальной горной выработке с категорией удароопасности были пробурены вертикальные скважины в ми- олитуртитовых породах ( оЬж 180 МПа) Диаметр 105 мм, глубина 3,5 м, расстояние между скважинами 0,3 м. Нагрев горных

пород осуществлялся нагревателями типа ЭТРС одновременно в шести скважинах до емпературы Т, равной Т 6.18.0,5.10 ,7.10 80°С. Температура горной породы в скважинах контролировалась датчиками температуры типа ХК. Время перерыва между циклами нагрева поооды в скважинах составляло t (0,3-0,1)-(40n-7-10 ) 8 мин и контролировалось реле времени типа

РВ - 6. Акустические колебания, поступающие из зоны нагрева между скважинами, принимались датчиком типа ЦТС-19, подавались на усилитель ТОПАЗ-3-01 и от него поступали в блок управления источником

питания типа ПМВ И-23 м.

Через 1 ч периодического нагрева между скважинами образовалась разгрузочная зона в виде щели по всей глубине скважины. Контроль образования разгрузочной зоны

был осуществлен также методом дискования керна, который подтвердил снижение . удароопасности с I до III категории.

Время, затраченное на создание разгрузочной зоны площадью 6,3 м с учетом

подготовительно-заключительных операций, составило 4 ч. Энергозатраты предлагаемого способа составляют 10x6x1,0:6,3 9,5 квт/м.

Формула изобретения

сжимающих напряжений, и нагрев пороД до создания разгрузочной зоны, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения безопасности работ, нагрев породы ведут периодически до температуры

Т К о-р(1 - 2 V) 08 Е)

где К - коэффициент, учитывающий величи- ну действующих в массиве горных пород максимальных напряжений;

сгр предел прочности горной породы,

МПа;

V- коэффициент Пуассона; /3 - коэффициент линейного расширения, град

Е - модуль упругости, МПа,

с интервалом времени между периодами нагрева, который определяют из соотношения

.t (l-df(40Пa)- где I - расстояние между шпурами, м;

d - диаметр шпуров, м;

а - коэффициент температурной проводимости горной породы, , при этом в процессе нагрева породы определяют амплитуду акустических колебаний.

5 15961196

поступающих из зоны нагрева, а созданиеотличающееся тем. что. с целью разгрузочной зоны устанавливают по мак-снижения энергоемкости и повышения симальному значению указанной амплиту-безопасности работ, устройство снабжено ды акустических колебаний.датчиками температуры и приемниками 2. Устройство для предупреждеуия гор-5 акустических колебаний, при этом указанных ударов, включающее нагреватели, уста-ные датчики и приемники подключены к иовленные в скважинах и подключенные кблоку управления через реле времени и источникам питания с блоком управления.усилитель соответственно.