Способ проведения выработки по пластам, опасным по динамическим явлениям Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проведении горных выработок по пластам, опасным по динамическим явлениям и самовозгоранию угля.

Известен способ проведения выраба ток по пластам, склонным по динамическим явлениям, включающий образование в кровле или почве пласта разгрузочной щели, которую, с целью повышения безопасно- . сти работ улучшения устойчивости горных выработок и увеличения скорости их проведения, выполняют высотой равной или большей мощности кровли или почвы пласта, а ширину разгрузочной щели принимают равной или больше величины горизонтального смещения пород почвы или кровли за весь срок службы выработки, при этом кровлю или почву крепят анкерной крепью.

Недостатками этого способа являются ндлмчие-динамических явлений высокой интенсивности в процессе осуществления способа и значительных смещений стенок щели, приводящих к зажатию исполнитель- него органа механизма для образования щелей и разрушению крепи выработок, повышенное пылеобразование и опасность самовозгорания угольной мелочи, оставшейся а щели, а также разрушенных дина- мическимк явлениями стенок щели на опасных по самовозгоранию угля пластах.

Наиболее близким к изобретению является способ проведения выработки по пластам, опасным по динамическим явлениям, включающий образование э почве выработки разгрузочных дискретных (секционных) щелей, параллельных оси этой выработки с формированием целиков между отдельными щелями,

Недостатком известного технического решения является отсутствие учета геомеханического состояния массива породив связи с чем при повышенных действующих в массиве пород напряжениях возможны ди- намические явления в процессе формирова- ния разгрузочных щелей, а также преждевременное смыкание стенок последних вследствие недостаточной ширины.

Целью изобретения является повыше- нме безопасности пп повышенном горном давлении,

Поставлен, гая цель достигается тем, что согласно способу проведения выработки по пластам, опасным по динамическим явлени- ям, r.j. усматривающему формирование в почве .i, выработка дискретно расположенных разгрузочных щелей., параллельных се оси, и цаликоз между ними, определяют составляющих сил горного давления, разгрузочные щели на полную ,х гпубину выполняют поэтапно с заливкой в щели растворов энтмпиро- гена и повеохностно-чктивного вещества после окончания каждого этапа формиро- вания щелей и выдержкой данных растворов в промежутках между этапами работ по углублению щелей до перераспределения напряжений вокруг них, при этом ширину щелей принимают в зависимости от напря- женного состояния массива по следующим формулам

С 12 , прись ог,

Сг 1

-N

От

- , приаг ОЬ ,

Лв где С - ширина шели, см;.

От - максимальные горизонтальные напряжения, МПа;

0

5 0

5

0

5 0 5 0

5

сгв- вертикальные напряжения, МПа, при этом в почве выработки формируют ряд параллельных между собой щелей, расположенных на расстоянии друг от друга не более 0,25Ь, где Ь - ширина выработки, а размер целиков между щелями определяют из условия их разрушения под воздействием сил горного давления после формирования щели на полную глубину и проникновения растворов вглубь пород почвы.

Способ осуществляется следующим образом.

При проведении горных выработок по пластам, опасным по динамическим явлениям, разгрузочные щели выполняют в почве выработок поэтапно на определенном расстоянии от кромки подготовительных забоев (в пределах 15 - 25 м). Первоначально выполняют в почве выработок щель глубиной I 0,2Ь (где b - ширина выработки в метрах), затем заливают в нее водный раствор антипирогена (жидкого стекла) и поверхностно-активного вещества (ПАВ) и через 12ч углубляют щель до I 0,5Ь, Этого времени достаточно, чтобы вокруг щели произошел процесс перераспределения напряжений, который вызывает образование новых трещин и раскрытие пор. Через них раствор проникает в уголь пласта, что вызывает изменение физико-механических свойств угля и способствует снижению пы- леобразования при дальнейшем углублении щели и опасности самовозгорания угольной мелочи, оставшейся в щели. Кроме того, снижается и динамическая активность пласта в результате воздействия на него пластификатора - воды, ПАВ и антипирогена, вызывающих изменение свойств угля пласта. Пылеобразование снижается за счет пропитки угля ПАВ - синтанолом, обладающим незначительной вязкостью, хорошей адгезией к угольному массиву и низким поверхностным натяжением. Вокруг щели образуется безопасная защитная разгру-- женная зона, в пределах которой можно углублять щель без динамических явлений и зажатия исполнительного органа щеле- резной установки. За время, равное 12 ч, полностью завершается процесс перераспределения напряжений вокруг образованной щели (соответственно, процесс проникновения водного раствора в уголь пласта) в выработках, пройденных по различным пластам и в различных горнотехни- чесшх условиях с образованием защитной разгруженной зоны. В дальнейшем щель заливают водным раствором антипирогена и поверхностно-активного вещества. Через

следующие 12 ч еще раз углубляот щель до b и опять заливают в нее раствор. По мере проходки выработки и удлинения вслед за ней щели для удержания водного раствора антипирогена и поверхностно-активного вещества в щели, после ее полного углубления образуют подлине щели на расстоянии, равном 6Ь друг от друга, целики шириной не более 0,2Ь. Расстояние между целиками и ширину целиков принимают исходя из времени раздавливания целиков горным давлением после полного углубления щели м проникновения раствора в уголь пласта. Ранее образованные целики обычно раздавливаются по наблюдениям ВНИМИ через 9 - 12 сут после образования щели, а вновь образованные.-- при дальнейшем проведении выработки и вслед за ней щели, еще сохраняются и удерживают от растекания по всей длине щели водный раствор антипирогена и ПАВ на вновь образованном участке щели до их полного проникновения в уголь пласта. В качестве антипирогена используют жидкое стекло (10 - 15%), а в качестве поверхностно-активного вещества синтанол (0,1 - 0,5%), остальное - вода (85-90%).

Ширину щели С определяют в зависи- . мости от конкретных условий, Ширина щели зависит от соотношения горизонтальных и вертикальных максимальных напряжений сгг/оь и определяется по следующим формулам:

J2L

Ов

С 12 -

С 12 +2

Ов

при СГа , , при Ј7Г Ов ,

-

С течением времени стенки щели под воздействием напряжений сближаются и щель полностью закрывается. При этом уголь пласта уплотняется горным давлением. В результате восстанавливается динамическая активность пласта и опять возникает опасность возникновения дина- мических явлений в проходимой выработке. Для увеличения времени эффективного действия щелевой разгрузки угольного пласта вдоль выработки выполняют ряд щелей, от

стоящих друг от друга на расстоянии не более 0,25Ь, Когда вторую, третью и т.д. щели выполняют на указанном от первой

10

15

20

25

щели и друг от друга расстоянии, то каждая последующая щель проходится в защитной зоне, с измененными физико-механическими свойствами за счет добавки пластификаторов, образованной федыдущей щелью, v динамические явления при выполнении последующих щелей не происходят. Формула изобретения 1. Способ проведения выработки по пластам, опасным по динамическим явлениям, включающий формирование в почве проходимой выработки дискретно расположенных разгрузочных щелей, параллельных вз оси, и целиков между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности при повышенном горном давлении, определяют зеличины составляющих сил горного давления, разгрузочные щели на полную их глубину выполняют поэтапно с заливкой в эти щели растворов антипирогена и поверхностно-активного вещества окончания каждого этапа формирования щелей и выдержкой этих растворов в промехутках между з гапами работ по углублению щелей до перераспределения напряжений вокруг них, при этом ширину щелей принимают в зависимости от напряженного состояния массива по следующим формулам:

С - 12 4-2

Ог Оэ

JZL

Ok

При Ов г .

При От Ов ,

где С - имфмьз щели, см;

о;- - максимальные горизонтальные напряжения, МПа:

О Р - вертикальные напряжения, МПа.

2,Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что формирую4 ряд параллельных между собой щелей, располагаемых на расстоянии одна от другой из более 0,25Ь, где b - ширина выработки.

3.Способ по пп, 1и2, отличзющий- с я тем, что размер целиков между отдельными щелями определяют из условия их разрушения под воздействием сил горного деления после проходки щели на полную глубину и проникновения вглубь массива пород растворов поверхностно-активного m вещества и антмпмрогенз.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть-использовано на пластах, опасных по динамическим явлениям и самовозгоранию угля. Целью изобретения является повышение безопасности при повышенном горном давлении. Способ предусматривает формирование в почве выработки одновременно с ее проходкой одного или нескольких параллельных между собой и продольной оси выработки рядов дискретно расположенных щелей с целикам между отельными щеля ми ряда Расстояние между оядами параллельных IIK- S I не боаеа 0,25Ь, где b - шиоина выработки Разгрузи иные щели вь1- полмяют ча полную их глубину поэтапно с заливкой в эти щели растворов антипироге- на или поверхностно-активного вещества (ПАВ) после окончания каждого этапа формирования щелей. Промежутки между очередными этапами работ по углублению щелей определяют по времени, необходимому для перераспределения напряжений вокруг щели. Ширину целиков между щелями в каждом ряду определяют из условия разрушения этих целиков под воздействием пьл орног давления после проходки щели на полную глубину и проникновения в глубь массива растворов ПАВ и антмпирогена. Ширину разгрузочных щелей принимают в з&вчсимости от характера напряженного.со- i/гоони пород по следующим формулам С 12 - Сг/Оъ при Ов 0г ; С 12 + 2- QT/OB Or OB , где С-ширина щели, см; От- максимальные горизонтальные напряжения, МПа; OB - вертикальные напряжения, МПа 2 з. п. ф пы. Г КЖХЈ