Способ предотвращения горных ударов

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых для предотвращения динамических проявлений горного давления при ведении горных работ. Цель - повышение эффективности и расширение области применения разгрузочного противоударного воздействия на массив горных пород. Сущность способа заключается в формировании зон дезинтеграции массива горных пород вокруг горных выработок в направлении главных нормальных напряжений путем взрывания зарядов ВВ. Для этого в разгружаемом массиве определяют величину и направление главных напряжений , масштабный уровень сейсмоактивных тектонических структур и границы тектонических блоков указанных структур в пределах шахтного поля. В контуре защищаемых выработок находят максимальный линейный размер d из следующих параметров ширины целика, его высоты и ширины выработки . После этого из выработок Ьурят по кругу скважины длиной не менее 2d в направлении по меньшей мере одного вектора главных нормальных сжимающих напряжений данной тектонической структуры. Скважины заряжают таким образом, чтобы торцы зарядов образовывали плоскости с соосным круговым контуром и диаметром не менее d. Взрывают указанные заряды с формированием зон дезинтеграции пород в виде цилиндров или усеченных конусов высотой не менее d. 3 з п. ф-лы. 2 ил ё ( 00 о 00 4

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

illéþ :::

НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП ИСА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708136/03 (22) 20.06.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Я.А.Бич, В.М.Проскуряков, И.Т.Айтматов, А.В.Корн, Ю.Я.Минин, П.Ф.Матвеев, B,А.Колесов и П.В.Баков (53) 622.832 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1167339, кл, Е 21 О 11/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1055891, кл. Е 21 F 5/00, 1981, (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРHblX УДАРОВ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых для предотвращения динамических проявлений горного давления при ведении горных работ, Цель — повышение эффективности и расширение области применения разгрузочного противоударного воздействия на массив горных

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых для предотвращения динамических проявлений горного давления при ведении горных работ.

Цель изобретения — повышение эффективности и расширение области примене„„, Ж„„1686184 А1 пород, Сущность способа заключается в формировании зон дезинтеграции массива горных пород вокруг горных выработок в направлении главных нормальных напряжений путем взрывания зарядов ВВ. Для этого в разгружаемом массиве определяют величину и направление главных напряжений, масштабный уровень сейсмоактивных тектонических структур и границы тектонических блоков указанных структур в пределах шахтного поля. В контуре защищаемых выработок находят максимальный линейный размер d из следующих параметров: ширины целика, его высоты и ширины выработки. После этого из выработок бурят по кругу скважины длиной не менее 2d в направлении по меньшей мере одного вектора главных нормальных сжимающих напряжений данной тектонической структуры, Скважины заряжают таким образом, чтобы торцы зарядов образовывали плоскости с соосным круговым контуром и диаметром не менее d. Взрывают укаэанные заряды с формированием зон дезинтеграции пород в виде цилиндров или усеченных конусов высотой не менее d. 3 э.п. ф-лы, 2 ил. ния разгрузочного противоударного воздействия на массив горных пород.

Сущность способа заключается в формировании зон дезинтеграции массива горных пород вокруг горных выработок в направлении главных нормальных напряжений путем взрывания зарядов ВВ, Способ предотвращения горно-тектонических ударов базируется на закономер1686184 ностях распространения упругих волн в массиве горных пород, Тектоническое строени» верхних слоев литосферы содержит ряд»=труктур различного масштабного уровня, определяемого количеством литологических слоев, пересекаемых тектоническим нарушением данного тектоноблока (тектоноструктуры).

Одномасштабные тектонические структуры ограничены трещинами, имеющими практически одинаковые азимуты простирания, величины смещения и угг»ы падения. Однако не асе тектоноструктуры явг»яются сейсмоактивными и в связи с этими по предлагаемому способу предварительно определяют только масштаб сейсмоактивных тектоноструктур.

Горные удары гс»рнс»-тектонического типа характеризуются тем, что очаг разрушения и гипоцентр сейсмического явлен»ия, вызвавшего указанное разрушение, разне" сены в пространстве на сотни метров. Возникновение горно о удара (образование очага разрушения) обусловлено формиро»занием в массиве между гипоцентром сейсмического явления и горкой выработкой упругой волны с достаточно энергоемкой модой и с длиной волны, равной либо мощности удароопасного слоя, вскрытого горной выработкой (высота вь»работки), либо размеру любого другого конструктивного элемента системы разработки (ширина пролета кровли или целика), находящегося в предельно напряженном cccTQAíèè.

Таким образом, создаются необходимые и достаточные условия формирования упругой стоячей волны в данном конструктивном элементе системы разработки на границе раздела сред массив — выработка, что в конечном счете приводит к горному удару, На фиг.1 схематичнз представлено расположение сейсмических тектоноструктур, на фиг.2 — передовая часть выемочного блока одного из структурных блоков.

На фиг.1 и 2 псчказаны»"раницыI рудничного поля; границы 2 сейсмических тектоноструктур, передовые выработки 3 и 4, камуфлетные скважины 5 и 6, заряды 7 ВР и торцы 8 зарядов, плоскости 9 и 10, г»роходящие через торцы зарядов, зоны 1 II и 1 2 дезинтеграции пород. Кроме того показань, размеры а, Ь. с... конструктивных элементов системы разработки, ширина I пролета выработки, соответственно величины и направления (4,(4, 4» главных нормальных

» » напряжений, векторы I>, ) », kI соответствующих rllBBHblx нормальных напряжений тектоноструктуры с индексом t; минимальный диаметр d эоны дезинтеграции пород, Способ осуществляют в следующей последовательности.

5 В пределах рудничного поля 1 определяют масштаб сейсмоактивных тектонических структур М (м, град) и границы 2 тектонических блоков, образуемых тектоническими структурами одного масштабного

1О уровня, измеряют величины (4,о,,с4 и, I +1 Ф1 направление векторов i»<, j<, kI главных нормальных напряжений тектоноструктур t.

Затем в контурах защищаемых выработок определяют величину максимального линейного размера d, являющегося наибольшей величиной из всех линейных размеров, по условию

d > макс (Ь, с, I), где Ь вЂ” ширина целика (размер целика в плане) в направлении вектора I, с — высота целика или выработки в на- — Ф 1 правлении вектора j v, 1 — ширина выработки в направлении вектора i при этом размер целика а в на— Ф правлении вектора kI» не учитывают, так как в этом направлении действуют растягивающие напряжения.

После это о из передовых выработок 3 или 4 бурят длиной не менее 2d скважины 5 и 6 в направлении по меньшей мере одного из векторов главных нормальных сжимаю- . щих напряжений данной тектонической структуры t и располагают в указанных скважинах заряды 7 ВВ так. чтобы их торцы 8 образовывали дае плоскости 9 и 10 с соосными круговыми контурами диаметром не менее d.

Затем взрывают указанные заряды 7 с образованием зон дезинтеграции пород в виде цилиндров или усеченных конусов 11 и

12 высотой не менее d.

Образование зон дезинтеграции пород в виде цилиндров или усеченных конусов с заданными диаметрами оснований и высотой а направлении действия главных сжимающих напряжений, более чем 4, обеспечивает фильтрацию мод сейсмического излучения из гипоцентра явления с формированием моды с длиной волны более чем d, что исключает возможность возникновения стоячей волны в пределах выработанных пространств, Необходимость бурения скважин 5 и 6 зависит от величины напряжений

Кн с4 и I» v C4, где Кн и I» v — коэффициенты концентрации напряжений в приконтурных частях.

Если указанные величины превышают

О,6 (о »к ), где (%® ) — предел прочности по1686184 род на сжатие, то бурят скважины 5 и 6. В противном случае бурят только скважины 5, ориентированные вдоль вектора !н .

При недостаточной эффективности фильтрации массив дезинтегрируют более, чем на одном интервале скважины с образованием соосных зон дезинтеграции пород, отстоящих друг от друга на расстоянии nd„ где n — натуральный ряд чисел.

Наибольшего эффекта достигают в том случае, когда ось симметрии зон 11 дезинтеграции пород располагают на расстоянии от границы тектонической структуры (блока), равном 2d. В этом случае фильтрация коротковолнового излучения происходит сразу после его возникновения.

На случай возникновения отраженных сейсмических волн от литологических слоев образуют несколько несоосных зон дезинтеграции пород с расстоянием между осями вращения, равным nd, и одноименными основаниями, лежащими в одной плоскости (не показано), Формула изобретения

1. Способ предотвращения горных ударов, включающий определение в разгружаемом массиве величины и направления главных напряжений, бурение скважин из передовых выработок и взрывание в скважинах зарядов ВВ с образованием за пределами выработок зон дезинтеграции пород, перпендикулярных главным нормальным сжимающим напряжениям, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и расширения области применения разгрузочного противоударного воздействия на массив горных пород, предварительно определяют в пределах рудничного поля масштабный уровень различных сейсмоактивных тектонических структур, границы тектонических блоков указанных структур данного масштабного уровня, ве5 личину и направление главных нормальных напряжений внутри этих границ, а в контуре защищаемых выработок находят максимальный линейный размер d из соотношения

10 d > макс (Ь, с, I), где Ь вЂ” ширина целика; с — высота целика;

1 — ширина выработки, после чего иэ выработки бурят по кругу скважины длиной

15 не менее чем удвоенная величина d, в направлении по меньшей мере одного из векторов главных нормальных сжимающих напряжений данной тектонической структуры, затем заряжают скважины В В так, чтобы

20 торцы зарядов образовывали две плоскости с соосным круговым контуром диаметром не менее размера d и взрывают указанные заряды с формированием зон дезинтеграции пород в виде цилиндров или усеченных ко25 нусов с высотой не менее d.

2. Способ поп1,отлича ющийся тем, что указанные зоны дезинтеграции формируют более чем на одном интервале скважины на расстоянии nd друг от друга, 30 где и — натуральный ряд чисел.

3. Способ по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щий с я тем, что ось симметрии зон дезинтеграции располагают на расстоянии от границы тектонической структуры, равном 2d.

35 4. Способ по пп.1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что формируют несколько несоосных эон дезинтеграции с расстоянием между осями вращения указанных зон, равными

nd, и одноименными основаниями, лежащи40 ми в одной плоскости.

1686184

12 78

Составитель Б.Терентьев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê

Редактор Е,Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1

Заказ 3586 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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