Способ предупреждения горных ударов и устройство для его осуществления

(51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ енный к источни-. ратуры, который. ючен к блоку упия, Между скватке установлены колебаний, подь к блоку управвают нагреватель, подключ ку питания, датчик темпе через реле времени подкл равления источника питан жинами в горной вырабо приемники акустических ключенные через усилител ления источника питания.В скважинах нагреваю посредством нагревателя д Изобретение относится ки может быть использовано прместорождений, опасных порам. орному де и разработ горным уд ение энергоности работ, ется следуюЦель изобретения - сн емкости и повышение безоп Изобретение осуществ щим образом. В массиве г ны в плоскости,лению действия напряжений. В кт скважий направжимающихстанавлиорных. пород бу перпендикуля рн максимальных с аждой скважине горную породутемпературы Т = К сгр(1 - 2 Р) Р Е) 1(71) Московский горный институт(56) Петухов И.М. и др. Предотвращение горных ударов на рудниках, М.; Недра,1984, с, 167.Авторское свидетельство СССР ч. 675191, кл, Е 21 = 5/00, 1976,(54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений, опасных по горным ударам, Цель - снижение энергоемкости и повышение безопасности работ. В массиве горных пород(ГП) бурят скважины в плоскости, перпендикулярной направлению действия максимальных сжимающих напряжений. В каждой скважине устанавливают нагреватель, подключенный к источнику питания (ИП), датчик температуры, который через реле времени подключен к блоку управления ИП, Между скважинами в горной выработке устанавливают приемники акустических колебаний АК), подключенные через усилители к блоку управления ИП. Посредством нагревателей периодически осуществляют нагрев ГП до температуры Т = =.Кдр(1 - 2 и) (3 Е), где К - коэф учитывающий величину действующих в массиве ГП максимальных напряжений; Ор - предел прочности ГП, МПа;ю - коэф, Пуансона; - коэф,.линеиного расширения, град; Е - модуль упругости, МПа. Интервал т между периодами нагрева определяют из соотношения т = ( - с)(40 Па), где- расстояние между шпурами. м; б - диаметр шпуров, м; а - коэф. температурной проводимости ГП, м /с. В процессе нагрева ГП определяют ампитуду АК, поступающих иэ сны нагрева, и по максимальному значеию амплитуды АК устанавливают созданиеазгрузочной зоны. 2 с,п.ф-лы.где К - коэффициент, учитывающий величину действующих в массиве горных породмаксимальных напряжений;Ор - предел прочности горной породы;МПа;Р - коэффициент линейного расширения, градю - коэффициент Пуассона;Е - модуль упругости, МПа;При этом подводимая энергия, равная0 = Р 1 - СЧр Т, полностью передается вмассив горных пород, где Р - мощностьнагревателя, Вт; 1 - время работы нагревателя, с; С - удельная теплоемкость горнойпороды, Дж/кг град,; р - объемная массагорной породы, кг/м; Т - температура горной породы, С; Ч - объем нагреваемой гор, ной породы, м .Энергия, подведенная от нагревателей,расположенных в двух соседних скважинахк горной породе, поступает от ее поверхности в глубину между скважинного целика.При этом температура в глубине целика повышается, а на поверхности породы в скважине понижается. Это приводит кповышению действующих здесь напряжений от тектонических и гравитационныхсил. При,достижении температуры горнойпороды в междускважинной зоне значенияуказанного выше происходит разрушениевсего междускважинного целика и амплитуда акустических колебаний, поступающихиэ этой зоны максимальна, Эти колебанияпринимает приемник акустических колебаний, расположенный между скважинами вгорной выработке, подает их через усилитель в блок управления источника питанияи отключает от него нагреватели. Дальнейший нагрев горной породы приводит к непроизводительным затратам энергии, таккак подводимая энергия расходуется лишьна смещение участков горной породы пообразовавшимся трещинам.При температуре в целике меньше заданного значения реле времени через время 1с=(1-б) (40 Па) 1 ,где - расстояние между шпурами, м;б - диаметр шпуров, м;а - коэффициент температуропроводности горной породы, м 2/с,выключает нагреватели и далее цикл повторяется.П р и м е р. В горизонтальной горнойвыработке с категорией удароопасности были пробурены вертикальные скважины в миолитуртитовых породах ( осж - 180 МПа).Диаметр 105 мм, глубина 3,5 м, расстояниемежду скважинами 0,3 м. Нагрев горныхпород осуществлялся нагревателями типаЭТРС одновременно в шести скважинах дотемпературы Т, равной Т = 6,18.0,5,10,7.10= 80 С. Температура горной породы в сква 5 жинах контролировалась датчиками температуры типа ХК. Время перерыва междуциклами нагрева поооды в скважинах составляло 1=(0,3-0,1) (40 П 7 107)= 8мин и контролировалось реле времени типа10 РВ - б. Акустические колебания, поступающие из зоны нагрева между скважинами,принимались датчиком типа ЦТС - 19, подавались на усилитель "ТОПАЗ - 3 - 01" и от него поступали в блок управления источником15 питания типа ПМВ И - 23 м.Через 1 ч периодического нагрева между скважинами образовалась разгрузочнаяэона в виде щели по всей глубине скважины.Контроль образования разгрузочной зоны20 был осуществлен также методом дискования керна, который подтвердил снижение .удароопасности с до 111 категории.Время, затраченное на созидание разгрузочной зоны площадью 6,3 м с учетом25 подготовительно-заключительных операций, составило 4 ч. Энергозатраты предлагаемого способа составляют 10 хбх 1,0:6,3 =9,5 квт/м,30 35 40 45 50 55 Формула изобретения1. Способ предупреждения горных ударов, включающий бурение в горный массиврядовскважин в плоскости, перпендикулярной направлению действий максимальныхсжимающих напряжений, и нагрев пород досоздания разгрузочной зоны, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения безопасности работ,нагрев породы ведут периодически до температурыТ = К ор(1 - 2 Р) 3 Е) ,где К - коэффициент, учитывающий величину действующих в массиве горных породмаксимальных напряжений;пр - предел прочности горной породы,МПа;/3 - коэффициент линейного расширения,градЕ - модуль упругости, МПа,с интервалом времени между периодами нагрева, который определяют из соотношения. С = (1 - с 1) ( 40 Па )где 1 - расстояние между шпурами, м;б - диаметр шпуров, м;а - коэффициент температурной проводимости горной породы, м /с,при этом в процессе нагрева породы определяют амплитуду акустических колебаний,1596119 Составитель 8. ТычинаРедактор М. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай Заказ 2900 Тираж 376 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 поступающих из зоны нагрева, а создание разгрузочной эоны устанавливают по максимальному значению указанной амплитуды акустических колебаний.2. Устройство для предупреждения гор ных ударов, включающее нагреватели, установленные в скважинах и подключенные к источникам питания с блоком управления,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения безопасности работ, устройство снабжено датчиками температуры и приемниками акустических колебаний, при этом указанные датчики и приемники подключены к блоку управления через реле времени и усилитель соответственно.