Устройство для предотвращения выбросов угля и газа при бурении шпуров и скважин на выбросоопасных угольных пластах Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 E21D3/00 

SSS /7//// /// /// /// /// ////,

1

,

К

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к выбросам угля и газов, в частности к устройствам для предотвращения развития выбросов угля и газов, инициируемых при бурении по углю шпуров и скважин небольшого диаметра,

В процессе бурения шпуров и скважин на выбросоопасных пластах в ряде случаев происходит инициирование выбросов. Начавшийся выброс может получить интенсивное развитие и привести к тяжелым последствиям. Если не допустить развитие выброса, инициированного в шпуре (скважине), тогда будут исключены и возможные тяжелые последствия выбросов.

Известны устройства для механизации выбросов угля и газов в подготовительных выработках, представляющие собой передвижную конструкцию, с помощью которой перекрывается верхняя, средняя и боковые части подготовительной выработки на расстоянии от проходческого забоя, превышающем удаление от него проходческого оборудования (погрузочные и другие машины). Это расстояние достигает 30-50 м. Поэтому устройства такого типа могут обеспечить предотвращение развития выбросов вообще и не предназначаются для этой цели.

Применение таких устройств может лишь ограничить объем угля, выброшенного в выработку с начала выброса, на величину, равную разности между объемом участка выработки от нового положения забоя после взрыва до места установки устройства и объемом угля и пород в разрыхленном состоянии, отбитых при взрыве. Только после заполнения этого объема выброшенным углем устройство будет способствовать созданию силового отпора, препятствующего дальнейшему прекращению начавшегося выброса.

Известна также установка для бурения восстающих скважич на крутых выбросоопасных пластах, включающая буровой станок, став полых штанг с гидромониторной буровой головкой и гидромониторным расширителем. Установка снабжена щитом, шарнирно установленным на ставе штанг, двумя гидроцилиндрами с плунжерами, закрепленными на диаметрально противоположных концах щита.

Однако известная установка не может быть использована для бурения шпуров и скважин по углю в лавах и в забоях подготовительных выработок, например для выполнения текущего прогноза выбро- соопасности по начальной скорости газовыделения, для выполнения локальных проти- вовыбросных мероприятий, для дегазации угольного пласта, а также для размещения зарядов ВВ при буровзрывном способе проходки горных выработок или при взрывной отбойке угля в лавах Установка не может обеспечить равномерно распределенное силовое воздействие на поверхность обнажения угольного пласта на участке, где про0 изводится бурение шпуров (скважин), а значит воспрепятствовать развитию выброса, если он будет инициирован в шпуре (скважине) в процессе бурения.

Цель изобретения - повышение уровня

5 безопасности работ при бурении в выбросоопасных угольных пластах шпуров и скважин небольшого диаметра.

Поставленная цель достигается путем специального устройства, обеспечивающе0 го создание и поддержание равномерного распределенного силового воздействия на поверхность обнажения угольного пласта вблизи пробуриваемых шпуров и скважин, за счет чего предотвращается возможность

5 разрушения угля и развития выброса, инициированного в процессе бурения.

Устройство представляет собой щит, выполненный в виде короба с отверстиями, в которых закреплены патрубки для прохода

0 бурового инструмента, с одной стороны которого закреплены опорные элементы, которыми он опирается на упоры (например, гидростойка), устанавливаемые в горной выработке вблизи поверхности обнажения

5 угольного пласта, а с другой, обращенной к поверхности обнажения пласта, - замкнутая мягкая оболочка, заполненная рабочим телом под давлением.

Устройство после установки его у места

0 бурения шпуров (скважин) вблизи забоя и опоры его на упоры, закрепленные в горной выработке, при заполнении рабочим телом мягкой замкнутой оболочки будет вступать в силовое взаимодействие с поверхностью

5 обнажения угольного пласта. Достигнув максимального значения к моменту окончания заполнения мягкой оболочки рабочим телом, это силовое взаимодействие будет поддерживаться и в процессе бурения шпу0 ров (скважин), исключая возможность разрушения призабойной части угольного пласта вблизи их устьев.

На чертеже представлено устройство при бурении шпуров в очистном забое, об5 щи и вид.

Устройство состоит из щита 1, выполненного в виде короба, на наружной, обращенной в сторону выработанного пространства, стороне которого прикреплены упоры 2, посредством которых он опирается на силовые элементы 3, например гидростойки, устанавливаемые в горной выработке. В щите 1 выполнены отверстия 4 с закрепленными в них патрубками 5, диаметр которых превышает диаметр штанг б бурового инструмента 7, проходящего через них. В щите размещена замкнутая мягкая оболочка 8, которая при заполнении ее рабочим телом под давлением вступает в силовое взаимодействие с поверхностью обнажения угольного пласта в зоне бурения.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом бурения скважин (шпу- ров), у места бурения их, производится установка устройства таким образом, чтобы замкнутая мягкая оболочка 8 оказалась в контакте с поверхностью обнажения пласта. В таком положении щит 1 закрепляется с помощью силовых элементов 3. Затем в оболочку 8 подается сжатый воздух под давлением до 200 кПа (2 атм). При этом оболочка входит в силовой контакт с поверхностью обнажения угольного пласта, оказывая на нее равномерное давление. Благодаря этому предотвращается возможность разрушения угольного пласта у устьев шпуров (скважин) в случаях инициирования выброса в процессе бурения, а также возмож- ность отделения от пластов значительных объемов угля (выдавливание угля).

После окончания бурения шпуров (скважин) и выдачи бурового инструмента через отверстия 4, давление в оболочке 8 снижа-

ется до атмосферного и устройство перемещается на другой участок обнажения пласта для использования по прямому назначению.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает безопасность выполнения работ при бурении шпуров (скважин) в выбросоопасных пластах на участках, которые по прогнозу определены как опасные. При его применении предотвращается возможность возникновения аварий, вызываемых выбросами угля и газов при выполнении буровых работ по углю, приводящие к тяжелым последствиям.

Формула изобретения Устройство для предотвращения выбросов угля и газа при бурении шпуров и скважин на выбросоопасных угольных пластах, включающее щит для размещения у поверхности обнажения угольного пласта в месте бурения шпуров или скважин, снабженный элементами для закрепления его на месте установки, отличающееся тем, что, с целью предотвращения развития выбросов угля и газа в процессе бурения шпуров и скважины и повышения безопасности буровых работ, щит выполнен в виде короба с отверстиями, при этом в отверстиях закреплены патрубки для прохода бурового инструмента, а короб с одной стороны снабжен опорными элементами, а с другой - замкнутой мягкой оболочкой, установленной с возможностью заполнения этой оболочки рабочим телом под давлением.

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано для предотвращения развития выбросов угля и газов, инициируемых при бурении шпуров и скважин на выбросоопасных угольных пластах. Цель - повышение безопасности. Устройство включает щит 1 с элементами его закрепления. Щит размещают у поверхности обнажения угольного пласта в месте бурения шпуров или скважин. Щит выполнен в виде короба с отверстиями 4. В отверстиях закреплены патрубки 5 для прохода бурового инструмента. Короб с одной стороны снабжен опорными элементами 2, а с другой - замкнутой мягкой оболочкой 8. Последняя установлена с возможностью заполнения ее рабочим телом под давлением. Элементы 2 опираются на силовые элементы, например гидростойки 3. Последние устанавливают в горной выработке. Перед началом бурения устанавливают устройство так, чтобы мягкая оболочка контактировала с поверхностью обнажения пласта. При подаче в оболочку 8 сжатого воздуха она входит в силовой контакт с поверхностью обнажения угольного пласта и оказывает на нее равномерное давление. Благодаря этому предотвращается возможность разрушения угольного пласта у устьев шпуров или скважин. 1 ил. (Л С