Способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОРОД В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ НА ПОЧВУ ОЧИСТНОЙ Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых и предназначено для определения величин и характера распределения давления на почву в выработанном пространстве позади очистного забоя. Известны способы определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистного забоя с помощью динамометрических площадок или месдоз, воспринимающих вес обрущенных пород 1. Однако из-за неравномерного нагружения указанных устройств в процессе обрушения кровли эти способы не обеспечивают замера истинных величин давления и, кроме того, весьма трудоемки. Известен также способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки, включающий буре ние шпуров в почву пласта до начала его разработки и размещение в нем измерительного устройства 2. Недостатком этого способа является то, чт применение его связано с необходимостью определения деформационных характеристик горных пород, что само по себе является весьма сложной и трудоемкой операцией и.

ВЫРАБОТКИ кроме того, перед применением способа необходимо выполнить комплекс работ по тарировке датчиков, связанный с дополнительными затратами. Недостатком способа также является малая достоверность и невысокая точность полученных результатов ввиду значительных неоднородностей и колебаний по величине прочностных и деформационных показателей пород, коэффициент вариации которых при лабораторных исследованиях достигает 30-40°/о даже в однородных по литологическому составу и строению породах, отобранных на незначительном расстоянии друг ОТ друга, что оказывает влияние на точность определения величины давления обрушенных пород на почву. Цель изобретения - повышение достоверности измерения. Поставленная цель достигается тем, что измеряк т температуру породы или угля в нетронутом массиве, затем дополнительно бурят щпуры в почву пласта в рабочем пространстве выработки, размещают в них измерительные устройства и измеряют температуру до и после обрушения кровли, после чего определяют давление обрушенных пород на почву пласта по зависимости Z(H)t it ), -. - . где у - объемный вес породы; Н - глубина разработки; п - количество шпуров в нетронутом массиве; i -порядковый номер измерительного устройства в шпурах в нетронутом массиве; Тц - температура пород почвы в нетронутом массиве, замеренная измерительным устройством; Т - температура пород почвы пласта в рабочем пространстве выработки после обрушения кровли, замеренная в к-ом шпуре; к - порядковый номер измерительного устройства, находящегося в определяемой точке; Р - давление обрушенных пород на почву пласта. На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. В разрезной печи 1 бурят шпуры 2 в почву пласта до начала его разработки на глубину, исключающую влияние выработки. В шпуры устанавливают измерительные устройства 3, например термосопротивления ММТ - 4, и измеряют температуру, соответствующую давлению в нетронутом массиве, равному уН. Затем при отходе лавы от разрезной печи на расстояние не менее шага первичного обрушения кровли в рабочем пространстве лавы 4 пробуривают щпуры 5 в почву. Шпуры равномерно распределяют по длине лавы. В них устанавливают измерительные устройства 6. Устье шпуров герметизируют и провода 7 от измерительных устройств выводят на щтреки и подсоединяют к измерительной станции 8. Для сохранности проводов от повреждений их заключают в металлическую трубку или в специальную канавку и засыпают породной мелочью. С измерительных устройств 6 снимают первоначальные отсчеты температуры, соответствующие давлению разгруженного массива пород в месте их установки. По мере отхода очистного забоя от линий, по которой заложены измерительные устройства, снимают отсчеты, соответствующие возрастающему давлению на почву очистной выработки за счет обрушенных пород и их уплотнения. Замеры прекращают после окончания обрушения пород. Величину давления обрушенных пород на почву пласта определяют по зависимости. /.Тч/-п/Тк/ ,, (УНУ1 f -т,. Предлагаемый способ определяется давления пород на почву пласта в выработанном пространстве опробован в лаве 723. Из разрезной печи № 723 до начала отработки лавы в почву пласта забурены шпуры длиной 6 м, диаметром 42 мм. Шпуры располагались в средней части разрезной печи, а также в 10 м от конвейерного и вентиляционного штреков. В шпуры вставлены термодатчики ММТ - 4, наклеенные на деревянный досыльник. После установки датчиков устье шпуров закрывалось деревянными пробками с асбестовыми прокладками и после вывода проводов наружу промазывалось глиной. Температура пород почвы, измеренная в шпурах, 16,5°С. Эта температура соответствовала максимальной нагрузке на почву пласта, равной весу всей вышележащей толши пород У Н. После отхода лавы 723 от разрезной печи на расстояние 20 м в поддерживаемом пространстве в почву пласта бурили шпуры длиной 1,5 м на расстоянии 10 м друг от друга по всей длине лавы. В шпуры вставлялись термодатчики ММТ - 4, после чего устья шпуров герметизировались как и в предыдушем случае. Измерительные провода от датчиков укладывались в бороздки, сделанные в почве, глубина их составляла 2 см, ширина 1,5 см. После укладки проводов бороздки засыпались породной мелочью, а концы проводов выводились на штрек. Одновременно с установкой датчиков ММТ-4 в почву пласта, в центральной части лавы оборудована замерная станция для определения давления обрушенных пород на пОчву пласта с помошью гидравлических месдоз. После отхода очистного забоя от замерной станции на расстояние 60 м, и полного обрушения пород, вновь проведено измерение температуры пород почвы и давления, показываемого месдозами. Температура пород почвы, замеренная в шпурах, расположенных рядом с месдозой, составила 13,5°С. Давление обрушенных пород на почву пласта определялось по формуле i. (УН)1 fwt /Т., / - п /Тк / Глубина работ в месте заложения замерных станций 750 м; jf - объемный вес пород равен 2,5 .г , Р 2,5 т/м 3 - 750 м 341 т/м. Давление обрушенных пород, замеренное с помошью месдоз, 350т/м2, т. е. с помощью различных способов получен примерно одинаковый результат, отклонение составило 3%. Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами перед известными: резко уменьшаются затраты на его осуществление в связи с малой стоимостью датчиков и отсутствиемдорогостоящих вспомо