Способ образования разгрузочных полостей в массиве и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования разгрузочных полостей на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа при вскрытии и проведении выработок.

Известен способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа путем образования опережающих скважин большого диаметра (до 250 мм), вызывающих в пласте значительные деформации местные разрушения, усиленное трещи нообразование и локальную дегазацию f1.

Основным недостатком способа бурения опережающих скважин большого диаметра является высокая вероятность провоцирования внезапного выброса угля и газа в процессе бурения, что существенно ограничивает их применение.

Известен способ образования разгрузочных полостей в угольном пласте, заключающийся в гидровыкывании полостей жидкостью, подаваемой в скважину под давлением Г 2.

Недостаток способа состоит в ограниченности его использования, так как основным условием гидровымывания является наличие в пласте пачек нарушенного угля с коэффициентом крепости не более 0,6.

Для нагревания жидкости при образовании разгрузочных полостей используется устройство, состоящее . из гидрозатвора и клапана с подпружиненным уплотненным штоком З.

Основной недостаток устройства заключается в том, что его конструк10ция не позволяет сбрасывать.воду и, следовательно, возможность его применения ограничивается известными способами.

Цель изобретения - повышение эф15фективности образования полостей в породах и угольных пластах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки.

Поставленная цель достигается

20 тем, что после нагнетания жидкости давление в скважинах сбрасывают, при этом процесс повторяют до достижения заданных параметров разгрузочных полостей.

25

Способ может быть осуществлен устройством для образования разгрузочных полостей, включающим гидрозатвор и клапан, который соединен с гидрозатвором дросселем, выполненным

30 в виде труб различного диаметра концентрически расположенных одна в другой,

На фиг. 1 представлено устройство разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1 на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство включает клапан и гидрозатвор, который состоит из упругорасширяющегося рукава 1, обжатого с двух сторон втулками 2, 3 и крышками 4, 5, Гидрозатвор и сбрасывагаций клапан соединены между собой трубой 6, на которой имеется штуцер 7 для подключения к магистрали противопожарного трубопровода. Внутри гидрозатвора и трубыб проходит труба 8. Свободный конец трубы 8 подсоединен к сбрасывающему клапану, состоящему из корпуса 9, уплотнительной манжеты 10, штока 11 переменного сечения., поворотной шайбы 12, крышки 13 с отверстием и пружин 14 и 15. Средняя часть штока 11 и поворотная шайба 12 по внутреннему ее диаметру находятся в винтовом скользящем зацеплении, величина шага винтовой нарезки должна обеспечивать вращение шайбы при выдвигании штока, а.концевая часть штока 11 имеет в сечении конфигурацию, соответствующую конфигурации, отверстия в крышке 13, что исключает поворот штока 11 вокруг продольной оси. За счет разности зазоров 16 между внутренними отверстиями втулок 2 и 3 и наружным диаметром трубы 8 создается избыточное давление чем достигается постоянная гер метизация стенок скважины и обеспечивается поступление воды в скважину

Устройство работает следующим образом.

Вода под давлением через штуцер 7 и зазор 16 между трубами 6 и 8 поступает во внутреннюю полость упругорасширяющегося рукава 1. После заполнения скважины водой давление вод передается по трубе 8 на шток 11, сопротивление подачи которого определяется сопротивлением пружины 14, усилие сжатия которой должно превышать в 3-5 раз сопротив.пение угля на растяжение. При выдвигании штока 11 происходит поворот шайбы 12, конфигурация наружного сечения которой при определенном положении совпадает с конфигурацией отверстия в крышке 1 При этом шток .11 мгновенно освобожда ется от упора и давление в скважине резко падает, при этом в скважине образуется волна разгрузки, разрушающая стенки скважины. После снижения давления воды под действием пружины 15 шток 11 и шайба 12 возвращаются в исходное положение, а затем после заполнения скважины водой и повышения давления в ней до необходимой величины процесс сбрасывания давления воды в скважине автоматически noisTOряется. При очередном цикле срабатывания клапана разрушенный уголь в виде пульпы под действием давления воды и давления газа, выделяющегося из разрушенного угля, выносится наружу через трубу 8 и боковые крышки 13. Управление работой устройства осуществляется автоматически без присутствия людей в забое.

Наиболее целесообразно применять предлагаемый способ в выбросоопасных зонах, характеризующихся высоким напряжением массива и газоносностью, так как с ростом напряжённого состояния пласта склонность угольного массива к разрушению при разгрузке возрастает.

4

Преимущество изобретения заключается в том, что способ образования разгрузочных полостей созданием в скважинах волны разгрузки и устройстве для его осуществления можно использовать в породах и угольных пластах любой крепости, а автоматический режим работы устройства повышает безопасность труда.

Формула изобретения

1.Способ образования разгрузочных полостей в массиве, включающий бурение скважин, их герметизацию, нагнетание под давлением в скважины жидкости, отличающийся тем, что, с целью повьошёния эффективности образования полостей в породах и угольных пластах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки, после нагнетания жидкости давление в скважинах сбрасывают, при этом процесс повторяют до достижения заданных параметров разгрузочных полостей.

2.Устройство для образования разгрузочных полостей в массиве, включающее гидрозатвор, клапан с подпружиненным уплотненным штоком, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности образования полостей в породах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки и автоматического сброса давления жидкости, клапан соединен с гидрозатвором дросселем, выполненным в виде труб различного диаметра, концентрически расположенных одна в ДРУГОЙ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция по безопасному веднию работ на пластах,склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа М., Недра, 1977, с. 83-87.