Способ управления горным давлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1760115 5 Е 21 С 41/20, 41/ МИТЕТОТКРЫТИЯМ СУДАРСТВЕННЦЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ГКНТ СССР ТЕН К АВТО зом ОПИСАНИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) СПОСОБ УПРАЬЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ(57) Использование: изобретение позволяет управлять состоянием и свойствами удароопасного горного массива. Сущность изобретения: в горный массив бурят скважины.В скважинах размещают невзрывные пневИзобретение относится к горному делуи может быть использовано для управлениясостоянием и свойствами горного массива.Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности работ по разгрузкегорного массива от напряжений.На чертеже приведена схема реализации способа,На схеме показаны невзрывные пневматические источники 1, размещенные вскважинах 2 и заполненные упруговязкимтелом 3, компрессор 4 высокого давленияЭУили ЭУ, электронный пульт 5 управления для синхронизации работы группыисточников колебаний, датчики б давлениягорных пород, блок 7 согласования, микроЭВМ 8, модуль 9 памяти, пультовцй терминал 10, цифропечатающее устройство 11,матические источники колебаний, которые соединяютс компрессором высокого давления. Определяют максимальное и минимальное направления действия векторов главных напряжений. Работу группы источников колебаний синхронизируют в реальном масштабе времени. Вибровоздействуют на массив в совокупности с нагнетанием в породы воды с добавкой 1 - 20 ПАВ втечение времени смены деформаций сжатия деформациями растяжения. Затем вибровоздействуют частотой, равной частоте собственных колебаний локального участка горного массива, и нагнетают скрепляющий раствор. 1 з,п. ф-лы, 1 цл,тособ осуществляют следующим обраС помощью датчиков давления пород, устанавливаемых в контр скважину, определяют поле напря главные векторы в породном масси тором требуется ослабить напряже удалении в несколько длин волн ос частоты, генерируемой в массиве, в лельно, расположенной горной вы на том же горизонте бурят скваж размещают в них невзрывные пнев ские источники 1 в один ряд, причем ление действия указанных исто ориентируют с одним из глзвных в напряжений в породном массиве, т. ники устанавливают в плоскости, и горных ольную жений и ве, в кония. На новной паралработке ины 2 и матиче- направчников екторов е. источ- роходящей через линию действия максимальногоглавного напряжения,Максимальный диаметр 300-500 мм иглубину скважин 10(5:-12) и для размещенияневзрывных пневматических источниковвыбираот исходя из оптимальных условийвозбуждения сейсмических колебаний начастотах 60 - 400 Гц, при которых имеет место "максимальная" закачка упругой энергии в теле горной выработки, составляющая.от 3 до 9,ь энергии, поступающей в невзрывной пневматический источник от ком: прессора и высокого давления, до 300 атм,Глубина скважины оптимальна величинедавления, обеспечивающегося воднымстолбом упруговязкого тела З, заполняющего скважину, и составляет для диапазоначастот 60-400 Гц, 5 - 12 м (атмосфер),Скважины бурят нэ расстоянии 3 - 5длин волн от локального участка горногомассива, в котором нужно ослабитьапряженил,Бремя воздействия - время синхроннойработы группы невзрывных пневматических источников колебаний до приведениямассива в неудароопасное состояние регулируют посредством электронного пульта 5управления, блока согласования и микро"процессорного блока в зависимости от обводненности пород инапряженно-деформированного состояниягорного массива.При синхронной работе группы невзрывных пневматических источников амплитуду поднимают от минимального домаксимального уровня, определяемогоуровнем достижения деформаций горныхпород в массиве, при котором деформациисжатия сменят деформации растяжения,чтобы не вызвать динамических проявленийгорного давления. Колебаниями вибрацийвызывают в породном мас иве относительную подвижку структурных элементов, перераспределяют напряжение на путираспространения колебаний и уменьшаютдинамику проявления горного давления,Для избежания динамических проявлений горного давления во.время вибровоздействия контролируют напряженноедеформированное состояние горного массива геофизическпли и геомеханическимиметодами исследований.Воздействуя на массив вибрационныминагрузками, измеряот его напряженное деформированное состояние и при достикении в Нем напряжений, примерно равных0,5 от разрушающих, начинают нагнетат., вгорные породы упрочняющие растворы либо полимерные композиции либо осуществляют набрызг цементных растворов на10 15 30 35 поверхность горных выработок, при этом амплитуду знакопеременного давления в упругой волне выбираот близкой по величине к горному давленио из условия ст =а.д, где сЪ - давление в первой полуволне, сгг.д - геостатическое давление весавышележащих пород.Таким образом, горный лассив обрабатывают мощными вибрационными нагрузками в диапазоне 60-400 Гц, что способствует повышению устойчивости горной выработки и эффективности способа.По истечении необходимого времени навзрывные пневматические источники выключают и геремещаот на новое место или оставляют на старом, если сохраняется возможность повторного воздействия на передний массив в достижении в немнеобходимого эффекта.Бозмокна дополнительная установка анкеров перед нагнетанием в флассив скрепляющих растворов.Б зависимости от степени обводненности массива и прочности пород нагнетают. сначала разупрочняющие растворы воду с добавкой 1-2ПАВ), а затем после приведания горного массива в неударно-опасное состояние, нагнетают скрепляощие. растворы ивибровоздействия в этом случае производят на частоте колебаний, равной собственным частотам горного массива, Это улучшает гидро- и аэродинамические связи горных пород в массиве и способствует более полному раскрытию пор и трещин в массиве. Приборы для осуществления способаработают в следующей последовательности.40 С помощью датчиков 6 давления горныхпород определяот поле напряжений и главные векторы, Ориентируют невзрывные пневматические источники в направлении действия максимального главного напряже ния и подают импульс давления сжатоговоздуха от компрессора в невзрывные источники. Б последие встроены тензодатчики, которые преобразуют импульс сжатОго под давлением воздуха в электрический сиг нал, подаваемый на вход электронногопульта управления. Этот сигнал сравнивается в нем с заранее заданными сигналами для определенных давлений. С целью автоматизации процесса и корректировки пара метров невзрывных источников частот,интенсивностей и длительностей во время вибровоздействия на массив информация с электронного пульта управления и датчиков горного давления вводится в информацион1760115 ил Составитель С.СопилкоРедактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Коррек олини аказ 3167 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 ный вычислительный комплекс, включающий блок согласования, микроЭВМ, модуль памяти, пультовый терминал и цифропечатающее устройство.Формула изобретения 5 1. Способ управления горным давлением, включающий бурение в горном массиве скважин, размещение в них невзрывных пневматических источников колебаний, последовательно соединенных с компрессо ром высокого давления, определение максимального и минимального направлений действия векторов главных напряжений, ориентирование невзрывных пневматических источников колебаний в на правлении максимального действия плавного напряжения, возбуждения колебаний в горном массиве группой невзрывных пневматических источников. регулирование параметров вибровоздействия невэрывных 20 пневматических источников, поэтапное воздействие на горный массив вначале частотой в диапазоне от 6 до 1500 Гц, а затем частотой, равной частоте собственных коле. баний горного массива, в течение времени, 25 необходимого для достижения напряжений,равных 0,5 от разрушающих, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения зффек. тивности и безопасности работ по разгрузке горного массива от напряжений, работу группы невзрывных пневматических источников колебаний синхронизируют в реальном масштабе времени, а вибровоздействие на горный массив ведут в совокупности с нагнетанием в породы воды с добавкой 1-2 ПАВ в течение времени, обусловленного сменой деформаций сжатия деформациями растяжения, затем при вибровоздействии частотой, равной частоте собственных колебаний локального участка горного массива, в породы нагнетают скрепляющий раствор. 2. Способ пои. 1, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью увеличения зоны разгрузки горного массива, амплитуду знакопеременного давления в упругой волне устанавливают из соотношения сЪ о.д, где (тзн - давление в первой полуволне, сгг,д - геостатическое давление веса вышележащих по- род