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

Изобретение относится к горной промышленности и может быть исполь- з.овано при ведении очистных работ на выбросоопасньк угольных пластах.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности и безопасности работ при высоких скоростях выемки угольного массива на пластах с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещающих породах.

На фиг. 1 изображен фрагмент очистного забоя; на фиг. 2 - разрез А-А ка фиг.1. .

На чертежах показаны откаточн и вентиляционный штреки 1, забой 2 пласта, угольный массив 3, уровень 4 статистического давления ( Н), кривая 5 волнообразного изменения концентрации напряжения в призабойной части угольного пласта, скважины 6 буримые параллельно забою в первом щнкле работ, виброисточник 7,перемещаемый, по скважине, зоны 8 трещи- нообразованиЯ вокруг виброобработан ных скважин, скважины 9, буримые параллельно линии очистного забоя во

4

N)

1

втором цикле работ, проекции 10 бу

римых скважин 9 (устьев скважин) в цикле работ, скваот1ны 11,виброобрабо танные ранее, скважины 1 2,.виброобр батываемые в рассматриваемый момент времени.

Способ осуществляют следующим образом.

Вдоль линии очистного забоя бурят скважины, перемещают по ним виброисточник с заданной скоростью. После виброобработки скважины подключают к дегазационной сети и осуществляют отсос из них газа. Скважины бурят на ВСЮ высоту этажа очистного забоя в один или при необходимости в несколько рядов. При этом виброобработку пласта осуществляют по мере сооружения скважин, начиная с наиболее близкорасположенной к забою. Предварительно определяют характер волнообраного изменения концентрагщй напряжений впереди очистного забоя и устанавливают в угольном массиве чередов ние зон параллельно забою с.соответственным понижением и последующим повышением гaзoдинa fflчecкoй активности. Затем осуществляют бурение сквжин в -зонах с пониженной газодинами- ческой активностью пласта параллельно забою, причем бурить их начинают с наименее удаленной зоны от забоя а на участках угольного массива, находящихся в зонах повышенной активности пласта, бурение производят лишь ,fiocne перемещения очистного забоя на величину, соответствующую смеш.ению длины полуволны зон газодинамической активности пласта в сторону движения очистного забоя.

Бурение каждой очередной скважины со штрека вдоль забоя осуществляют со скоростью, соответствую- ш,ей, скорости перемещения зон концентраций напряжений впереди очистного забоя. Виброобработку пласта в скважинах производят при нахождении этой скважины в близлежащей к забою зоне повышенных концентраций напряжений. В предлагаемом способе .характер волнообразного изменения концентраций напряжений впереди очистного забоя определяют из зависимостей

-5Х

где

W k-e k (cosSX + sinSX), (1

коэффициент учета реакиди q лагруженного основания

0

5

0

с

5 о

5

0

5

согласно гипотезы Винклера; S - гибкость балки (лавы)} X - координата по оси движения забоя.

Исследованиями установлено существование впереди очистного забоя циклического изменения концентраций в массиве.

В процессе выемки угля в очистном забое основная кровля пласта над выемочным участком постепенно оседает, плавно прогибаясь, пока она не станет опираться на обрушенный материал (например, непосредственная кровля). При определенном консольном зависании основной кровли над движу- забоем она обрушается через определенные интервалы, т.е. в массиве происходит упругое деформирование, затем прогиб и периодическая просадка пород кровли,; что и формирует в угольном массив е впереди очистного забоя периодически изменяющееся опорное давление.

Для экспериментального определения характера волнового изменения напряжений впереди очистного забоя используют метод измерений скорости смещений кровли и почвы пласта на разном удалении от лавы.

Гипотезой, объясняюш.ей рассматриваемый процесс, является теория волны давления или волны Вебера, которая основывается на том предположении, что основная кровля пласта прогибается подобно балке бесконечной длины, опирающейся на упругое основание и изгибаюг :ейся волнообразно под действием нагрузки (представленной в виде распределенной по линии силы от величины, приложенной в точке с абсциссой X 0) в соответствии с уравнением

W k е (cos x + sinSX; (2)

0

5

где

k

F S

м

(3)

2Ce-b

Коэффициент k косвенно учитывает реакцию q погруженного основания, которая в соответствии с гипотезой Винклера выражается

м(4)

С0.

Сб

возрастает по линейному закону пропорционально степени уплотнения в соответствии с коэффициентом посте-- ли Gg, а также ширину балки (ширину лавы) и гибкость

где L

момент инерции по- 5

перечного сечения балки относительно нейтральной оси сеченияh - мощность ,

b - ширина балки (основной кровли). реальных условиях угольных шахт.

5

.

10

бот при высоких скоростях выемки угольного массива на пластлх с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещаюпц х породах, определяют характер волнообразного изменения концентращ1и напряжений впереди очистного забоя, затем вдоль забоя в угольном массиве устанавливают чередование зон с пониженной и повышенной гaзoдинa IИчecкoii активностью, а скважины бурят в указанные зоны, начиная с наименее удаленной зоны с пониженной газодинамической активно

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для ведения очистных работ на выбросоопасных угольных пластах. Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности работ при высоких скоростях выемки угольного массива на пластах с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещающих породах. Для этого предварительно определяют характер волнообразного изменения концентрации напряжений (КН) впереди очистного забоя. Затем вдоль забоя в угольном массиве устанавливают чередование зон с пониженной и повышенной газодинамической активностью (ГДА). В указанные зоны, начиная с наименее удаленной зоны с пониженной ГДА от забоя пласта, бурят скважины. В зонах повышенной ГДА скважины бурят после перемещения забоя на величину, равную величине смещения длины полуволны зон ГДА пласта в сторону движения забоя. Со стороны, противоположной забою, скважины бурят со скоростью, равной скорости перемещения зон КН. При нахождении скважины в близлежащей к забою зоне повышенной КН ведут виброобработку пласта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

т.е. в случае жесткого сцепления бал- ью от забоя пласта, скважины в ки с основанием, коэффидиент постели зонах повьш1енной активности бу1-)ят

С можно принять согласно (5) следующим:

после перемещения забоя на величи равную величине смещения Д)шны пол волны зон газодинамической активно (6) 20 сти пласта в сторону движения забо 2. Способ по п. 1, о т л и ч а щ и и с я тем, что/ бурение скваж со стороны, противоположной забою, осуществляют со скоростью, 25 скорости, перемещения зон концентра ции напряжений.

()-Е

()() h,

Н

м

где

X

-о

п - соответственно коэффициент Пуассона, модуль упругости и мощности угольного пласта. Из выражения (1) видно, что, если в него подставить произведение SX 3v - н , то вьфажение в скобках будет

равно нулю. Это говорит о том, что в точках с координатами

SX -|- ii ft 2,36

нагрузка F оказывает наименьшее вли- яние на упругое основание и в этих местах.

Формула изобретения

после перемещения забоя на величину, равную величине смещения Д)шны волны зон газодинамической активно- 20 сти пласта в сторону движения забоя. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что/ бурение скважин со стороны, противоположной забою, осуществляют со скоростью, 25 скорости, перемещения зон концентра- ции напряжений.

30

4,Способ по п. 1, отличающийся тем, что характер волнообразного изменения концентрации

35 напряжений впереди забоя определяют из соотношения

W ke CcosSX + sinSX),

4Q где k - коэффициент учета реакции нагруженного основания,

S - гибкость балки (лавы)j .

X - координата по оси движения забоя, м.

ail

mm

111111 I llllllll „

IHhfllLMl

//

// 6 116

|ll||l

: I I I I I

I I t t I I 1

I III l

Гч

iliH

il

I ll „

llLMl

Ш

ll I

t 11 11 i

III I

Illll I

ill,

linniii h

I 6

I I 6 1

Фаг.1