Способ пересечения выбросоопасных зон очистными и подготовительными выработками Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке выбросоопасных угольных пластов.

Цель изобретения - устранение выбро- соопасности путем перевода призабойной части массива из объемного напряженного состояния в одноосное напряженное состояние.

На фиг. 1 дано расположение кольцевых скважин впереди забоя подготовительной

выработки, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Способ пересечения выбросоопасных зон очистными и подготовительными выработками осуществляют следующим образом. В выработке 1, например в подготовительной, любым из известных методов прогноза устанавливают наличие выбросоопасной зоны и производят расчет диаметра сквозной кольцевой скважины 2 по формуле

,

|.«сД

D

m

, Ул K Т У 1), полученной следующим образом

При взрыве заряда ВВ образуется ка- муфлетная полость, радиус которой равен

Rn (2),

где Rn - радиус камуфлетной полости, м;

q - удельный расход ВВ, кг;

К - эмпирический коэффициент, зависящий от прочности пород (угля)

Формула получена из условия, что заряд ВВ имеет сферическую форму и образо- ванная камуфлетная полость вокруг каждого такого заряда также имеет сферическую форму. В этом случае, окантуриваю- щая камуфлетная полость может быть представлена в виде примыкающих друг к другу сферических камуфлетных полостей радиусом Rn

Заряд ВВ, расположенный в кольцевой скважине, может быть представлен в виде совокупности сферических зарядов величиной, примыкающих друг к другу. Объем, занятый каждым таким сферическим зарядом В В (q), будет равен объему сферы (V), диаметр которой равен диаметру скважины, тогда

V

7TDJ

м

(3)

где D - диаметр скважины.

Величина заряда q будет равна

q у у у

яО

кг

(4)

где у - удельный вес ВВ, кг/м3.

С другой стороны, исходя из необходимости образования камуфлетной полости на всю мощность пласта, получим

Rn m,(5)

где m - мощность пласта, (слоя) м

Подставивши) и (4) и (2), получим Vjt

m DK--

6

(6)

откуда

m

W

(7)

Для слабых выбросоопасных углей коэффициент К может быть равным 0,6 .

Приняв в качестве примера m 1,0 м и ,1х 103кг/м3 получают

D а.1. .. 0,1964м.

0,6 X 10

1,1

Диаметр сквозной кольцевой скважины 2 принимают равным 200 мм

Далее определяют радиус кривизны сквозной кольцевой скважины 2, который не должен быть более радиуса зоны разрушения, образуемой в массиве при взрыве за- ряда ВВ в этой скважине.

Известно, что зона разрушения, образуемая при взрыве вокруг скважины, зависит от величины радиуса заряда В В (R3) и составляет (38-40)R3, а зона радиальных тре- 0 щин - (20-26)R3 За счет эффекта кумуляции энергии взрыва, получаемой при расположении зарядов по полуцилиндрической поверхности, обращенной вглубь массива, повышается интенсивность трещинообра- 5 зования призабойной части массива, оконтуренного кольцевой скважиной, поэтому максимальный радиус кривизны сквозной кольцевой скважины не должен превышать 40R3. В случае превышения фактического 0 радиуса кривизны скважины оконтуренный полостью взрыва массив не полностью разбивается трещинами и под действием сил горного давления останется в объемном напряженном состоянии Следовательно, его 5 выбросоопасность не будет устранена Минимальный радиус кривизны должен быть не менее половины ширины забоя выработки или выбросоопасной зоны.

Итак, R 40R3, где R3 - радиус заряда, м. 0 Тогда радиус кривизны сквозной кольцевой скважины при R3 100 мм составит 4,0 м

Затем в блок выработки 1 Б угольном пласте 2 бурят сквозную кольцевую скважину 3 диаметром 200 мм и радиусом кривиз- 5 чы 4,0 м, после чего в блок выработки 1 во вмещающих породах бурят скважину 4, при помощи устройств герметизации 5 герметизируют ее устья и подключают к дегазационному ставу 6 Через одно из устьев сквозной 0 кольцевой скважины 3 вводят заряд ВВ и осуществляют его взрывание одновременно из обоих устьев скважины 3 При взрывании зарядов ВВ в массиве параллельно осп скважины образуются большие растя иваю- 5 щие напряжения, а перпендикулярно оси - сжимающие напряжения, т.е растягивающие напряжения, образуемые при взрывании части заряда вблизи устьев скважины, компенсируются сжимающими напряжечи- 0 ями, образуемыми при взрывании части заряда, расположенного в середине кольцевой скважины При этом обеспечивается высокая концентрация растягивающих напряжений в массиве и смещение во вре- 5 мени действия на массив растягивающих и сжимающих напряжений

После этого выработку проходят при помощи 5ВР или комбайновым способом Дегазацию осуществляют непрерывно, с момента подключения пробуренной во вмещающих породах скважины 3 к дегазационному ставу 6, до подхода забоя к скважине на расстояние подвигания забоя выработки на один проходческий цикл.

Формула изобретения Способ пересечения выбросоопасных зон очистными и подготовительными выработками, включающий обуривание из забоя выработки выбросоопасной зоны или ее части сквозной кольцевой скважины, бурение кольцевой скважины во вмещающих породах, герметизацию устьев этой скважины и дегазацию призабойной части массива, о т- ди чающийся тем, что, с целью -устранения выбросоопасности путем перевода призабойной части массива из объемного напряженного состояния в одноосное напряженное состояние, в сквозную кольцевую скважину помещают заряды В В и взрывают их одновременно из обоих устьев указанной скважины, при этом радиус кри0

5

0

визны кольцевой скважины принимают не более радиуса зоны разрушения, образуемой в массиве при взрыве, и не менее половины ширины забоя выработки или выбросоопасной зоны, а минимальный диаметр кольцевой скважины определяют по формуле

m

D ,м

у

кЖ 6

где D - диаметр скважины, м;

m - мощность выбросоопасного пласта (слоя), м;

К - коэффициент, зависящий от прочности угля;

у- удельный вес ВВ, кг/м3, причем дегазацию ведут непрерывно с момента подключения скважины, пробуренной во вмещающих породах, к дегазационному ставу, до подхода забоя к скважине на расстояние подвигания забоя выработки на один проходческий цикл.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для разработки выбросоо- пасных угольных пластов. Цель - устранение выбросоопасности путем перевода призабойной части массива от объемного напряженного состояния в одноосное напряженное состояние. Из забоя выработки зыбросоопасную зону или ее часть обурива- ют сквозной кольцевой скважиной, радиус кривизны которой принимают не более радиуса зоны разрушения образуемой в массиве при взрыве и не менее полови,ш ширины забоя выработки или выбросоо- пасной зоны. Минимальный диаметр D кольцевой скважины определяют по фор1 7Т муле D т/К (л/6 у) , где т - мощность выбросоопасного пласта, м; К - коэффициент, зависящий от прочности угля; m - удельный вес ВВ, кг/м3. Затем бурят кольцевую скважину во вмещающих породах, герметизируют ее устья и подключают к дегазационному ставу. В сквозную кольцевую скважину помещают заряды В В i взрывают их одновременно из обоих устьев, С момента подключения скважины, пробуренной в смещающих породах, к дегазационному ставу непрерывно ведут дегазацию до подхода забоя к скважине на расстояние подвигания забоя выработки на один проходческий щит. 2 ил. л.«якч Чет

Фиг. I