Способ управления кровлей на выбросоопасных пластах Советский патент 1991 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть исполь- эоьано при отработке угольных пластов, опасных по газодинамическим явлениям.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности управления кровлей на выбросоопасных пластах за счет исключения возможности создания в призабойной части

10

15

20

31652562

гшаста зон повышенных концентраций напряжений.

На фиг. 1 приведен фрагмент очистного забоя; на Лиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - эскиз обрушения породной консоли кровли в очистном забое; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг.З.

На схеме показаны забой 1 угольного пласта, штрек 2, деревянное крепление 3, бутовая полоса 4, линия 5 обрушения пород кровли в очистное пространство, линия 6 посадки пород кровли в прошедшем цикле, секции 7 крепи (№ 1-10), ожидаемые линии 8 посадок пород кровли в следующих циклах, скважины 9, полости 10 с зарядами ВВ для торпедирования, толща 11 пород кровли, обрушаемая при посадке, проектная линия 12 обрушения пород кровли без предварительного торпедирования пород, фактическая линия 13 обрушения кровли при производстве ранее торпедирования породного массива зарядами ВВ, скважины I4jпробуренные в консоли неполного обрушения пород кровли, зоны 15 разрушения пород.

Способ осуществляется следующим образом.

При отработке полого выброссопас- ного угольного пласта по сплошной системе отработки разрушение угля осуществляют выемочным комбайном. Штрек охраняют деревянным креплением 3 и бутовой полосой 4. Призабойную часть угольного пласта закрепляют секциями крепи. При отработке угольного пласта откаточный штрек 2 проходят с опережением очистного забоя 1,

В очистном забое определяют шаг посадки основной кровли I.Q. Длину очистного забоя условно разбивают на

25

30

35

40

Со штрека параллельно очистному забою бурят в кровлю пласта скважин Скважины бурят последовательно в то ке е, ж, и т.д., по мере перемещени линии очистного забоя при добыче уг

При большой мощности пород кровл скважины 9 для ее предварительного торпедирования бурят в вертикальной плоскости в несколько рядов. Высоту заложения зарядной части 10 скважин над угольным пластом определяют по формуле

h- hoS+ (0,5-0,6)R + (4-5)тп, где h

мощность легкообрушаемьгх пород (ложная кровтя, непосредственная кровля и пр.), м;

радиус увлажнения пород, мощность угольного пласта

М|

а углы наклона к плоскости пласта с оружаемых из подготовительных выраб ток скважин определяют из соотношения

оБ

Ч

га

Q arctg

h з - (h щ - m)

P

+ 4nf4s

где L

p

Чп

off

hmсоответственно, ширина зоны крепления, бутово полосы и повышенных ко центраций напряжений, м высота от подошвы плас до устья скважины в о каточном штреке, м. Затем осуществляют торпедировани кровли пласта, этим самым перерезаю монолитный массив пород кровли. При пересечении очистным забоем перерезанной зоны породная консоль после

ряд участков по склонности их к обру- , принимает вид линии 13, причем при

шаемости кровли: О - б, б-в, в-г. О - б - участок устойчивой кровли в зоне бутовой полосы; б-в - участок зависания консоли кровли (участок повышенных концентраций напряжений); в-г - участок стабильных напряжений в призабойной части пласта. Длину этих участков определяют по маркшейдерским замерам или на основании статистики по визуальным наблюдениям.

На откаточном штреке в его опережении устанавливают места е и ж будущего рачлома кровли пласта при ее посадке в выработанном пространстве.

50

55

определенных условиях эти кривые сли ваются по траектории участкт кривой c-g (штрихпунктирная линия) или уча ка кривой c-k-g (сплошная линия).

При выемке угля комбайном в зоне ожидаемого разлома кровли пласта 13 регистрируют сейсмоакустическую чк- тивность угольного массивп с помощью шахтной аппаратуры ЗУА-4.

Вычисляют среднесуточную (средне- недельную) сейсмоактивногть массива (АС) и одновременно фиксируют ре истинное (конкретное в tл дыи момсн времени) значение. В нгюгорпП1 мо

0

5

Со штрека параллельно очистному забою бурят в кровлю пласта скважины. Скважины бурят последовательно в точке е, ж, и т.д., по мере перемещения линии очистного забоя при добыче угля.

При большой мощности пород кровли скважины 9 для ее предварительного торпедирования бурят в вертикальной плоскости в несколько рядов. Высоту заложения зарядной части 10 скважины над угольным пластом определяют по формуле

h- hoS+ (0,5-0,6)R + (4-5)тп, где h

мощность легкообрушаемьгх пород (ложная кровтя, непосредственная кровля и пр.), м;

радиус увлажнения пород, м; мощность угольного пласта,

М|

а углы наклона к плоскости пласта сооружаемых из подготовительных выработок скважин определяют из соотношения

оБ

Ч

га

Q arctg

h з - (h щ - m)

P

+ 4nf4s

где L

p

Чп

5

0

off

hmсоответственно, ширина зоны крепления, бутовой полосы и повышенных концентраций напряжений, м, высота от подошвы пласта до устья скважины в откаточном штреке, м. Затем осуществляют торпедирование кровли пласта, этим самым перерезают монолитный массив пород кровли. При пересечении очистным забоем перерезанной зоны породная консоль после

0

5

определенных условиях эти кривые сливаются по траектории участкт кривой c-g (штрихпунктирная линия) или участка кривой c-k-g (сплошная линия).

При выемке угля комбайном в зоне ожидаемого разлома кровли пласта 13 регистрируют сейсмоакустическую чк- тивность угольного массивп с помощью шахтной аппаратуры ЗУА-4.

Вычисляют среднесуточную (средне- недельную) сейсмоактивногть массива (АС) и одновременно фиксируют ре истинное (конкретное в tл дыи момсн времени) значение. В нгюгорпП1 мо

мент времени возникают аномальные всплески сейсмоактивности (Ак), говорящие о повышении процесса рязупроч нения пород (угля) в приэабойной зоне пласта При отношении этих значений порядка 4, 5 и более процесс разупрочнения принимает опасный характер, т.е. критерий опасности составляет Akp/АсрЪ. 4 ,5 ,

При регистрации повышенной сейсмо- акустической активности массива производят отстой забоя (прекращают выемку) . Затем выемку продолжают. Если интенсивность сейсмоимпульсов по отношению к среднему значению остается не менее 4,5, то значит существуют повышенные концентрации напряжений в массиве за счет наличия породной кон- соли (c-k-g) Контроль за нахождением консоли осуществляют визуально. Для ликвидирования этих консолей как зоны повышенных напряжений в приза- войной части пласта из забоя лавы осуществляют бурение скважин 14 параллельно забою по длине консоли на участке c-g. Посредством взрывания в этих скважинах зарядов ВВ образуется зона 15 разрушенных пород, которой и ликвидируют консоль.

При мощной кровле пласта для повышения радиуса торпедирующего действия взрывных зарядов ВВ в скважинах 9, 14 в них предварительно подают гидроагент - воду с добавками ПАВ. Гидрообработку породного массива осуществляют перед каждым циклом взрывания зарядов ВВ.

После осуществления торпедиро- вания пород кровли пласта выемку угля в забое осуществляют как в обычных зонах, до формирования зависания породной консоли в кровле следующего цикла.

Формула изобретения

1. Способ управления кровлей на выбросоопасных пластах,включающий возведение вдоль штреков бутвых полос, контроль за состоянием и вы- бросоопасностью горного массива, бурение из штреков скважины, торпедирование кровли, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности управления кровлей на выбросоопасных пластах за счет исключения воэмож

15

-jo

п 25

35

дд ,с

30

50

Ь5

ности создания в приэабойной части , очистного забоя пласта зон повышен- ных концентраций напряжений, определяют шаг посадки кровли и участки ее зависания в очистном забое, разбивают очистной забой по длине на ряд чередующихся участков по склонности к обрушаемости пород кровли и повышенным напряжениям, а бурение скважин и торпедирование кровли ведут на участках повыгаенных напряжений параллельно ожидаемой линии обрушения кровли впереди очистного забоя с .шагом, равным шагу посадки кровли.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что участки зависания породных консолей в очистном забое выявляют сейсмоакустическим методом.

3.Способ по п. отличающийся тем, что при неполном обрушении консолей кровли в зонах с повышенными концентрациями напряжений, указанные консоли дополнительно торпедируют из очистного забоя.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед торпедированием кровли в скважины нагнетают гидроагент, причем зарядную часть скважины ориентируют в зонах слоистости и наличия ослабленных межслоевых контактов кровли.

5.Способ по п. 1, отлича ю- щ и и с я тем, что при большой мощности кровли в вертикальной плоскости бурят не менее двух рядов скважин, при этом высоту заложения зарядной части нижней скважины над угольным пластом принимают равной

h 6 hop + (0,5-0,6)R +(4 - 5 ;

где h Qg. - мощность легкообрушаемых

пород кровли, MJ R цв - радиус увлажнения пород,

м;

га - мощность угольного пласта, м,

а углы наклона скважин к плоскости определяют из соотношения h у- (Н„, - т)

Q arCtg I - ьГ + L с ;

- vi. L, с Li „С

где Lgn - ширина бутовой полосы, м, L - ширина зоны креппения в очистном забое, MJ

JoЈ

ширина зоны ожидаемых повышенных концентраций напряжений, м

ntn высота от пологавы пласта до устья скважины в штреке, м.

Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить эффективность и безопасность управления кровлей (К) на выбросоопасных пластах за счет исключения возможности создания в призабойной части очистного забоя пласта зон повышенных концентраций напряжений. При отработке полого выбросоопасного пласта по - сплошной системе разработки призабойную часть закрепляют секциями крепи. Откаточный штрек (ОШ) 2 проходят с опережением очистного забоя 1 .Затем в очистном забое 1 определяют шаг посадки основной К. Длину очистного забоя 1 условно разбивают на ряд участков по склонности К к обрушаемости и повышенным напряжениям. На ОШ 2 устанавливают места е и ж будущего разлома К при ее посадке в выработанном пространстве. Из ОШ 2 параллельно очистному забою 1 бурят в К скважины. Их бурят последовательно в местах разлома К по мере перемепения линии забоя 1 о Затем осуществляют торпедирование К. По мере выемки пласта сейсмоакустическим методом определяют повышенные концентрации напряжений в массиве, что говорит о наличии породных консолей. Для ликвидации указанных консолей из забоя 1 бурят скважины параллельно линии забоя 1 по длине консоли, заряжают их и взрывают. При мощной К скважины бурят в несколько рядов в вертикальной плоскости и в них предварительно подают воду с добавками ПАВ. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј (/) d О tn ND СЛ О ГО

;«ш«|Г

Ш

гг. ofoWN

йшвиаш

«, Напра6/1 1 Шижения

W I 4

ит

«

/

10

jL

ttfp

шо V

tuto

8 Z

Фиг. 2

ю

°Г ° О, ОРО( ОФО/О °01

/

Фиг. if

Фцг.З

6-6

/

14

d / 1