Способ проходки горной выработки по пласту Советский патент 1992 года по МПК E21D11/38 E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к способам проведения горных выработок по пластам горючих ископаемых.

Известен способ проведения прохода в завале горной массь при горноспасательных работах, включающий выемку горной массы, создание перекрытия в виде щита, служащего крепью, и заполнение пространства между крепью и кровлей быстродействующим на воздухе пенистым материалом.

Способ реализуютследующим образом. Перед началом работ открытую пустоту отгораживают сеткой, затем отгороженную пустоту заполняют твердеющим на воздухе пенистым материалом, затем производят удаление горной массы по трассе прохода и его крепление.

Недостатком этого способа является возможность осложнения происходящих в выработанном пространстве или выработках подземных пожаров, что снижает безопасность труда. При экзогенном пожаре в горной выработке возникает реальная опасность.его осложнения из-за распространения в закрепное пространство и на угольный пласт. Работы по ликвидации пожара в труднодоступном месте сопряжены с повышенной опасностью для горняков ввиду ухудшения устойчивости выработок и выделения ядовитых газов. Эндогенные пожары возникаюУ также в труднодоступных местах, помимо угрозы снижения устойчивости выработки и выделения вредных газов существует вероятность выхода пламени в полость горной выработки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ проходки горных выработок, который содержит выемку горных пород и угля, возведение крепи выработки и заполнение закрепленного пространства пенопластом.

Способ реализуется следующим способом. После выполнения буррвзрывных работ и уборки породы устанавливают опалубку и возводят крепь выработки. На участке, опережающем опалубку, устанавливают

ограждающую крепь, например, в виде сплошного экрана, и в зазор между ним и породным контуром подают пенопласт.

Недостатком известного способа является возможность осложнения возникающих в период проведения и эксплуатации выработки подземных-пожаров, что снижает безопасность ведения горных работ. Обладающий низкими прочностными свойствами пенопласт разрушается под действием сил горного давления, приводящих к сдвижению горных пород и угля в полость выработки. Через образующиеся в пенопласте трещины происходит миграция газов, при этом открывается доступ кислорода, воздуха к угольным обнажениям, появляется реальная угроза самовозгорания угля и развитие эндогенногр пожара. В процессе существования выработки сдвижения пород на ее контуре достигают значительной величины, особенно при ведении горных работ на глубоких горизонтах. Происходит размельчение пенопласта, тем самым он полностью теряет роль газоизолирующего материала. Кроме этого, смещение угольных обнажений, как наиболее слабого места, происходит более интенсивно, чем породных, поэтому остатки пенопласта выдавливаются из зазора между углем и крепью. Таким образом обеспечивается непосредственный контакт угля с поступающим через зазоры в крепи воздухом. В этом случае появляется вероятность осложнения не только эндогенных пожаров, но и экзогенных, которые могут перейти в труднодоступное место.V

Целью изобретения является повышение безопасности ведения работ в горной выработке.

Согласно способу проходки горной выработки по пласту, включающему выемку горных пород и угля, возведение крепи выработки и заполнение закрепного пространства пенопластом, в местах пересечения пласта выработкой выполняют полости, которые заполняют вспененным материалом, причем в качестве последнего используют огнестойкую композицию с минеральными добавками, например глинистыми шламами углеобогащения.

Выполнение полостей (берм) в местах пересечения пласта выработкой позволяет скомпенсировать повышенные сдвижения угольного пласта и обеспечить постоянное наличие вспененного материала между торцевой поверхностью угольного пласта и крепью выработки. Дополнительно, наличие полостей обеспечивает разгрузку породного массива вблизи контура от напряжений и, следовательно, повышение

устойчивости выработки. Использование минеральных добавок к вспененному материалу позволяет обеспечить его дополнительное вспенивание и спекание при

воздействии высоких температур. Тем самым при пожаре обеспечивается восстановление газо- и теплоизолирующих свойств вспененного материала. За счет этого эндот генный очаг локализуется на стадии само0 нагревания или ранней стадии возгорания ввиду сокращения доступа воздуха и оттока продуктов горения. При эк;зогенных пожарах восстановлением изолирующего , огнестойкого слоя обеспечивается теплоизоляция пласта от фонда горения и ликвидация пожара.

Таким образом, наличие полостей, заполненных спекающейся и дополнительно вспенивающейся огнестойкой композицией

0 при возникновении как экзогенных, так и эндогенных пожаров, обеспечивает восстановление разрушенной в процессе эксплуатации огнестойкой тепло-и газоизоляции. Предлагаемый способ реализуется сле5 дующим образом.

Производят выемку горных пород буровзрывным или комбайновым способом, при этом вынимают в пласте дополнительные полости, в местах пересечения его выработкой возводят рамную или монолитную крепь и заполняют закрепное пространство, в том числе полости, огнестойкой вспененной композицией, содержащей пенопласт с введенными в его состав минеральными добавками, в частности глинистыми шламами углеобогащения, придающими пенопласту способность дополнительно вспениваться и спекаться. Композицию можно применять в виде порошка, гранул

0 или заливать в жидком виде.

Пример. Проводят комбайном конвейерный штрек по пласту склонного к самовозгоранию угля. Крепь штрека металлические трехзвенные податливые арки, затяжка железобетонная. Производят верхнюю и нижнюю присечки вмещающих пород, обнажения пласта находятся в боках выработки. Дополнительно вынимают угольный пласт в боках на величину боль0 Шую, чем рассчитанные по нормативным документам его смещения в выработку за весь период ее эксплуатации.

После очередного цикла выемки уста.навливают раму крепи и укладывают железобетонные затяжки. Затем забучивают закрепное пространство композицией, представляющей собой смесь образующегося при выемке породного забоя щебня с гранулами огнестойкого пенопласта на основе карбамидоформальдегидной смолы с

введенными в него при изготовлении глинистыми шламами углеобогатительной фабрики. Смесь готовят в призабойном пространстве с помощью малогабаритной бетономешалки. К щебню добавляют около 20% пенопласта по объему. Для заполнения полостей готовят смесь, содержащую 40-50% пенопласта. На этом работы проходческого цикла оканчивают.

В процессе эксплуатации выработки происходит миграция кислорода воздуха к угольному пласту. Одновременно происходят смещения горного массива в полость выработки, имеет место уплотнение забутовки в закрепном пространстве, крепь работает в податливом режиме. При этом дополнительные полости (бермы), являясь компенсаторами сдвижений, обеспечивают постоянное наличие огнестойкой композиции между крепью и обнаженной поверхностью угольного пласта. При воздействии кислорода воздуха в угольном пласте начинается процесс самонагревания (до температуры около 100°С), а затем раннего возгорания. После увеличения температуры в композиции свыше 100-110°С начинается выделение в виде пара законсервированной в добавках поровой, физически и химически связанной воды. Горячий водяной пар пластифицирует полимер, одновременно происходит дополнительное вспенивание паром пластичного полимера и спекание его частиц между .собой. В результате этого вблизи раскаленных поверхностей образуется сплошной слой вспененного материала, имеющий гораздо худшие газофильтрационные характеристики, чем раздробленные частицы. Через этот слой снижается газообмен между полостью выработки и поверхностью угольного пласта. Этим достигается прекращение самонагревания и возгорания угля, т.е. устраняется угроза развития эндогенного пожара.

Эндогенный пожар возникает в горной выработке из-за короткого замыкания в электрической сети. Разрастание очага горения происходит при возгорании ленты конвейера, проложенного по выработке. Такие пожары осложняются при распространении горения в закрепное пространство и загорании угольного пласта, а также при обрушении перегоревших горных пород (гореликов) в выработку. Очаги горения становятся труднодоступными, что осложняет ликвидацию пожара. Однако в пройденной по предлагаемому способу выработке происходит вспенивание запрлняющей закрепнре пространство компо.зиции, что обеспечивается тепло- и газоизоляция закрепного пространства и вмещающих выработку пород и угольного пласта. Ввиду этого локализация и тушение пожара сводится

лишь к тушению порошковыми средствами горящего оборудования штрека и не сопровождается осложнениями.

Технический эффект от использования предлагаемого способа проходки заключается в том, что исключается возможность осложнений, возникающих в выработке эндо- и экзогенных пожаров. Кроме того, обеспечивается повышение устойчивости горной выработки в процессе ее эксплуатации за счет разгрузки от напряжений вмещающего ее массива. Срок безремонтного поддержания выработки при этом увеличивается не менее чем на 25-30%. Формул а и зобретения

1.Способ проходки горной выработки

по пласту, включающий выемку горных пород и угля, формирование в пласте полостей в местах пересечения его выработкой, возведение крепи и заполнение закрепного

пространства негорючим материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работ в горной выработке за счет восстановления газотеплоизоляции между пластом и выработкой при возникновении очага горения, полости заполняют вспененным материалом, в качестве которого используют огнестойкую композицию на основе карбамидоформальдегидной смолы с минеральными добавками.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что в качестве минеральных добавок используют глинистые шламы углеобогащения.

Изобретение ртносится к горной промети. Цель - повышение безопасности j)a6oTв горной вы работке (В) за счет восстановления газотеплоизоляции между пластом и В. При проведении В вынимают горные породы м уголь, причем в местах пересечения пласта В нем формируют полости. Возводят крепь В и заполняют закрепное пространство негорючим материалом. При этом полости заполняют вспененным материалом (пенопластом), в качестве которого используют огнестойкую композицию на основе карбамидоформальдегидной смолы с минеральными добавками, например глинистыми шламами углеобогащения. 1 з.п.ф-лы.