Способ регулирования нагрузок в массиве горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21F5/00 E21F15/08 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗОК В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для регулирования нагрузок в массиве горных пород.

Известен способ создания искусственной податливости целиков при помош,и разбуривания целика системой параллельных горизонтальных скважин |1.

Недостатком этого способа является то, что способ эффективен только в условиях, когда напряжения в перемычках угля между скважинами превышает предел прочности

Известен способ регулирования нагрузок в массиве горных пород, основанный на размещении в массиве горных пород пластичных баллонов с регулируемыми клапанами, заполненных рабочим агентом, и изменении давления в эластичных баллонал в зависимости от перераспределения нагрузок в массиве горных пород 2.

Недостатком данного способа является невозможность его применения для перераспределения нагрузок в участках угольных целиков, склонных к динамическим явлениям.

Цель изобретения - создание искуственной податливости участков массива угля в целиках, склонных к динамическим явлениям, путем сохранения их несущей способности на постоянном уровне.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно определяют предел прочности угля на сжатие, в участки массива угля, склонные к динамическим явлениям, бур5Гт скважины, а эластичные баллоны помещают в эти скважины, причем давлеfQ ние рабочего агента в эластичных баллонах поддерживают постоянно на уровне 60-ВО /о от предела прочности угля на сжатие

На фиг. 1 представлено расположение скважин в массиве горных пород с размещенными в них эластичными баллонами; 15 на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Способ заключается в следующем.

Целик 1 угля, напряжения в котором еще не возросли до опасных пределов, разбуривают системой параллельных горизонтальных скважин 2 большого диаметра, на пример 200 мм. Расстояние между скважинами принимают равным, например, 0,7-1,0 м. По мере бурения очередных скважин в готовые полости помещают эластичные баллоны, заполненные рабочим агентом например, жидкость с регулируемыми предохранительными клапанами, например типа ЭКП, нормальное рабочее давление которого 32 МП а и наибольший расход жидкости 15 л/мин, либо клапан крепи ОМКТИ, рассчитанный на давление до 40 МПа. Предохранительный клапан регулируют на давление равное, например, 80% предела прочности угля на сжатие. После этого в гидробаллон нагнетают рабочий агент, например водомасляную з(мульсию, под давлением, также равным 80% предела прочности угля на сжатие.

Предварительный распор скважины необходим для того, чтобы предотвратить предохранительное активное деформирование и разрушение перемычек угля вследствие концентрации напряжений на контуре скважин. По мере роста нагрузок на целик и увеличения его напряженного состояния перемычки угля между скважинами будут упруго деформироваться и передавать давление на эластичные баллоны, избыток давления из которых сбрасывается посредством предохранительных клапанов. При достижении нагрузок, равных 85-90% предела прочности, целик может перейти в предельно напряженное состояние и затем разрушаться внезапно в форме горного удара. Однако наличие в полостях скважин эластичных баллонов, заполненных рабочим агентом, предотвратит переход целика в продольно напряженное состояние. Сброс рабочего агента, например водоэмульсию из баллонов и образование концентрации напряжений на контуре скважин за счет разницы между напряжением 13 перемычках угля и допустимым давлением в баллонах приведет к пластическому деформированию перемычек, поскольку нагрузки на целик близки к разрушаюшим. С этого момента рост несущей способности целика прекращается и сохраняется на постоянном уровне. Постоянный уровень несущей способности целика обеспечивается сбросом давления в эластичных баллонах при превышении допустимых нагрузок и пластическим деформированием перемычек угля. Разрушенный уголь размещается в полости скважины, ПОСКОЛЬКУ объем баллона

уменьшается вследствие сброса рабочего агента, например водоэмульсии.

Регулирование нагрузок на целик угля путем создания искусственной податливости позволяет при водите, целики угля на удароопасных пластинах в безопасное состояние прн сохранении его несущей способности на постоянном уровне. Учитывая то обстоятельство, что в ряде случаев не удается обеспечить бесцеликовую выемку на удароопасных пластах (работа вблизи геологических нарушений, охрана капитальных выработок, отработка длинных столбов по восстанию), применение предлагаемого способа позволяет увеличить несущую способность целиков угля, приведенных в безопасное состояние, а значит позволяет получить экономический эффект от дополнительного увеличения разрабатываемых промышленных запасов.

Формула изобретения

Способ регулирования нагрузок в массиве горных пород, основанный на разме цении в массиве горных пород эластичных

баллонов с регулируемыми клапанами, заполненных рабочим агентом, и изменении давления в эластичных баллонах в зависимости от перераспределения нагрузок в массиве горных пород, отличающийся тем, что, с целью создания искуственной податливостн участков массива у1ля в целиках, склонных к динамическим явлениям, путем сохранения их несущей способности на постоянном уровне, предварительно определяют предел прочности угля на сжатие, в участки массива угля, склонные к динамическим явлениям, бурят скважины, а эластичные баллоны помещают в эти скважины, причем давление рабочего агента в эластичных баллонах поддерживают постоянно на уровне 60-80% от предела прочности угля на

сжатие.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

«Недра, 1972. с. 105-111.

№ 700662, кл. Е 21 F 15/02, 1975 (прототип).