Способ предотвращения выбросов

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для ведения очистных работ на выбросоопасных угольных пластах. Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности работ при высоких скоростях выемки угольного массива на пластах с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещающих породах. Для этого предварительно определяют характер волнообразного изменения концентрации напряжений (КН) впереди очистного забоя. Затем вдоль забоя в угольном массиве устанавливают чередование зон с пониженной и повышенной газодинамической активностью (ГДА). В указанные зоны, начиная с наименее удаленной зоны с пониженной ГДА от забоя пласта, бурят скважины. В зонах повышенной ГДА скважины бурят после перемещения забоя на величину, равную величине смещения длины полуволны зон ГДА пласта в сторону движения забоя. Со стороны, противоположной забою, скважины бурят со скоростью, равной скорости перемещения зон КН. При нахождении скважины в близлежащей к забою зоне повышенной КН ведут виброобработку пласта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„161ОО47 д 2 (5I)5 Е 21 F 5/00

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H М тО : о@ С @Е 1СТ У

:В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗ ОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1102986 (21) 4622497/24-03 (22) 20.12.88 (46) 30.11.90. Бюл. Р 44 (71) Институт геотехнической механики АН УССР (72) В.Н.Потураев, С.П.Минеев, А.Г.Червоненко и А.И.Волошин (53) 622.817(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1102986, кл. E 21 F .5/00; 1984. (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРА1! ЕНИЯ ВЫБРОСОВ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и предназначено для ведения очистных работ на выбросоопасных угольных пластах. 11ель изобретения— повышение эффективности и безопасности работ при высоких скоростях выемки угольного массива на.пластах с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещающих породах. Для этого

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ведении очистных работ на выбросоопасных угольных пластах.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности работ при высоких скоростях выемки угольного массива на пластах с полным обру" шением кровли и при устойчивых вмещающих породах.

На фиг. 1 изображен фрагмент очистного забоя; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг.1.

2 предварительно определяют характер волнообразного изменения концентрации напряжений (КН) впереди очистного забоя. Затем вдоль забоя в угольном массиве устанавливают чередование зон с пониженной и повышенной газодинамической активностью

У (ГДА). В указанные зоны, начиная с наименее удаленной зоны с пониженной

ГДА от забоя пласта, бурят скважины.

В зонах повышенной ГДА скважины бурят после перемещения забоя на величину, равную величине смещения длины полуволны зон ГДА пласта в сторону движения забоя. Со стороны, противоположной забою, скважины бурят со скоростью, равной скорости перемещения зон КН. При нахождении с .важины в близлежащей к забою зоне повышенной КН ведут виброобработку пласта.

3 звп-ф-лы, 2 ила

На чертежах показаны откаточный и вентиляционный штреки 1, забой 2 пласта, угольный массив 3, уровень 4 статистического давления (Н), кривая 5 волнообразного изменения концентрации напряжения в призабочной части угольного пласта, скважины 6 буримые йараллельно забою в первом цикле работ, виброисточник 7,перемещаемый,по скважине, зоны 8 трещинообразования вокруг виброобработан ных скважин, скважины 9, буримые параллельно линии очистного забоя во

1610047 втором цикле работ, проекции 10 буримых скважин 9 (устьев скважин) в цикле работ, скважины 11, виброобработанные ранее, скважины 12, виброобра- 5 батываемые в рассматриваемый момент времени.

Способ осуществляют следующим образом.

Вдоль линии очистного забоя бурят скважины, перемещают по ним виброисточник с заданной скоростью. После виброобработки скважины подключают к дегазационной сети и осуществляют отсос из них газа. Скважины бурят на всю высоту этажа очистного забоя в один или при необходимости в несколько рядов. При этом виброобработку пласта осуществляют по мере сооружения скважин, начиная с наиболее близ- 2р корасположенной к забою. Предварительно определяют характер волнообразного изменения концентраций напряжений впереди очистного забоя и устанавливают в угольном массиве чередова-25 ние зон параллельно забою с.соответственным понижением и последующим повышением газодинамической активно-. сти. Затем осуществляют бурение скважин в зонах с пониженной газодинамической активностью пласта параллельно забою, причем бурить их начиняют с наименее удаленной зоны от забоя, а на участках угольного массива, находящихся в зонах повышенной актив ности пласта, бурение производят лишь,„после перемещения очистного забоя на величину, соответствующую смешению длины полуволны зон газодинамической активности пласта в 40 сторону движения очистного забоя.

Бурение каждой очередной скважины со штрека вдоль забоя осуществляют со скоростью, соответствующей скорости перемещения зон концентраций напря>хений впереди очистного забоя. Виброобработку пласта в скважинах производят при нахождении этой скважины в близлежащей к забою зоне повышенных концентраций напряжений. В предлагаемом способе характер волнообразного изменения концентраций напряжений впереди очистного забоя определяют из зависимостей

-sx

M = k e (cosSX + sinSX) > (1) где 1с — коэффициент учета реакции

q .èàãðó>xåHíîão основания согласно гипотезы Винклера, S — гибкость балки (лавы), Х вЂ” координата по оси движения забоя.

Исследованиями установлено существование впереди очистного забоя циклического изменения концентраций в массиве.

В процессе выемки угля в очистном забое основная кровля пласта над выемочным участком постепенно оседает, плавно прогибаясь, пока она не станет опираться на обрушенный материал (например, непосредственная кровля). При определенном консольном зависании основной кровли над движущимся забоем она обрушается через определенные интервалы, т.е. в массиве происходит упругое деформирование, затем прогиб и периодическая просадка пород кровли,,что и формирует B угольном массиве впереди очистного забоя периодически изменяющееся опорное давление.

Для экспериментального определения характера волнового изменения напряжений впереди очистного забоя используют метод измерений скорости смещений кровли и почвы пласта на разном удалении от лавы.

Гипотезой, объясняющей рассматриваемый процесс, является теория волны давления или волны "Вебера", которая основывается на том предположении, что основная кровля пласта прогибается подобно балке бесконечной длины, опирающейся на упругое основание и изгибающейся волнообразно под действием нагрузки (представленной в виде распределенной по линии силы от величины, приложенной в точке с абсциссой Х = О) в соответствии с уравнением

-sx .

Ю = k e (cos Х + sinhX,, (2) где

Р S

k= —,м.

2С6 b (3)

Коэффициент k косвенно учитывает реакцию q погруженного основания, которая в соответствии с гипотезой

Винклера выражается

Q- =—, м

Я (4)

Cs возрастает по линейному закону пропорционально степени уплотнения в соответствии с коэффициентом посте- ли Се, а также ширину балки (ширину лавы) и гибкость

1610047

СьЪ 1

4E) L м (s) b ЬУ где L = — — момент инерции по- 5

12 перечного сечения балки относительно нейтральной оси сечения," l0

hg- мощность, Ъ вЂ” ширина балки (основной кровли).

Б реальных условиях угольных шахт, т.е. в случае жесткого сцепления бал- 1 ки с основанием, коэффициент постели

С можно принять согласно (5) следующим:

С (1- 0) Е 0

Св — (,+ ),»,„, — (6) 20 где

Ь вЂ” соответственно коэффициент Пуассона, модуль упругости и мощности угольного пласта.

Из выражения (1) видно, что, если в него подставить произведение SX =

3, = 4 и, то выражение в скобках будет равно нулю. Это говорит о том, что в точках с координатами

SX= — i 2 36

3r

Формула изобретения нагрузка F оказывает наименьшее вли- . 35 яние на упругое основание и в этих местах. бот при si- соких скоростях выемки угольного массива на пластах с полным обрушением кровли и при устойчивых вмещающих породах, определяют характер волнообразного изменения концентрации напряжений впереди очистного забоя, затем вдоль забоя в угольном массиве устанавливают чередование зон с пониженной и повышенной газодинамической активностью, а скважины бурят в указанные зоны, начиная с наименее удаленной эоны с пониженной газодинамической активностью от забоя пласта, скважины B зонах повышенной активности бурят после перемещения забоя на величину, равную величине смещения длины пол волны зон газодинамической активности пласта в сторону двпже забоя.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что бурение скважин

/ со стороны, противоположной забою, осуществляют со скоростью, равной скорости. перемещения зон концентрации напряжений.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- шийся тем, что виброобработку пласта ведут при нахождении скважины в близлежащей к забою зо..е повышенной концентрации напряжений.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что характер волнообразного изменения концентрации напряжений впереди забоя определяют из соотношения

-sx

ke (cnsSX + sinSX), 40 где

Х

1. Способ предотвращения выбросов по авт.св. N- 1102986, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности ракоэффициент учета реакции нагруженного основания, гибкость балки (лавы), координата по оси движения забоя, м.

1610047 б ffá б

ФмГ, f б7 Q

Составитель В.Тычина

Техред Л,0лийнык Корректор

Редактор F.. Копча

Заказ 3718 Тираж 377 Подписное

BEGQIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101