Способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки

О П И С А Н И Е 899946ИЗОБРЕТЕНИЯК Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Кл 321 С 39/О еударствеиный комитет Опубликовано 23.01.82. Бюллетень3Дата опубликования описания 28.01.82. Рейпольский, М зенбаум и Л зобретенияс Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОРОД В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ НА ПОЧВУ ОЧИСТНОЙ ВЫРАБОТКИповышение досто Цель изобретенияверности измерения. 1Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых и предназначено для определения величин и характера распределения давления на почву в выработанном пространстве позади очистного забоя.Известны способы определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистного забоя с помощью динамо- метрических площадок или месдоз, воспринимающих вес обрушенных пород Ц.Однако из-за неравномерного нагружения указанных устройств в процессе обрушения кровли эти способы не обеспечивают за-, мера истинных величин давления и, кроме того, весьма трудоемки.Известен также способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки, включающий бурение шпуров в почву пласта до начала его разработки и размещение в нем измерительного устройства 2.Недостатком этого способа является то, что применение его связано с необходимостью оп ределения деформационных характеристик горных пород, что само по себе является весьма сложной и трудоемкой операцией и,кроме того, перед применением способа необходимо выполнить комплекс работ по тарировке датчиков, связанный с дополнительными затратами. Недостатком способа также является малая достоверность и невысокая точность полученных результатов ввиду значительных неоднородностей и колебаний по величине прочностных и деформационных показателей пород, коэффициент вариации которых при лабораторных исследованиях достигает 30 - 40% даже в однородных по литологическому составу и строению породах, отобранных на незначительном расстоянии друг от друга, что оказывает влияние на точность определения величины давления обрушенных пород на почву. Поставленная цель достигается тем, что измеряют температуру породы или угля в нетронутом массиве, затем дополнительно бурят шпуры в почву пласта в рабочем пространстве выработки, размещают в них измерительные устройства и измеряют температуру до и после обрушения кровли, пос 899946ле чего определяют давление обрушенныхпород на почву пласта по зависимостии ПХ, (гН)1 , Р; - .ткРкП й т1=1где у - объемный вес породы;Н - глубина разработки;д - количество шпуров в нетронутоммассиве;- порядковый номер измерительного устройства в шпурах в нетронутом массиве;ч - температура пород почвы в нетронутом массиве, замеренная измерительным устройством;Т - температура пород почвы пластав рабочем пространстве выработки после обрушения кровли, замеренная в к-ом шпуре;к - порядковый номер измерительного устройства, находящегося вопределяемой точке;р - давление обрушенных пород наКпочву пласта.На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 - разрез А - А нафиг. 1.В разрезной печи 1 бурят шпуры 2 впочву пласта до начала его разработки наглубину, исключающую влияние выработки. В шнуры устанавливают измерительныеустройства 3, например термосопротивления ММТ - 4, и измеряют температуру,соответствующую давлению в нетронутоммассиве, равному Н. Затем при отходелавы от разрезной печи на расстояние неменее шага первичного обрушения кровлив рабочем пространстве лавы 4 пробуриваютшпуры 5 в почву. Шпуры равномерно распределяют по длине лавы. В них устанавливают измерительные устройства 6. Устьешпуров герметизируют и провода 7 от измерительных устройств выводят на штрекии подсоединяют к измерительной станции 8,Для сохранности проводов от поврежденийих заключают в металлическую трубку илив специальную канавку и засыпают породной мелочью. С измерительных устройств 6снимают первоначальные отсчеты температуры, соответствующие давлению разгруженного массива пород в месте их установки.По мере отхода очистного забоя от линии,по которой заложены измерительные устройства, снимают отсчеты, соответствующиевозрастающему давлению на почву очистной выработки за счет обрушенных породи их уплотнения. Замеры прекращают послеокончания обрушения пород,Величину давления обрушенных породна почву пласта определяют по зависимостив оК (н)1 , /г /-и /т,/Ко2:,т5 45 50 55 1 О 20 25 30 35 40 Предлагаемый способ определяется давления пород на почву пласта в выработанном пространстве опробован в лаве 723. Из разрезной печи Мо 723 до начала отработки лавы в почву пласта забурены шнуры длиной 6 м, диаметром 42 мм. Шпуры располагались в средней части разрезной печи, а также в 10 м от конвейерного и вентиляционного штреков, В шпуры вставлены термодатчики ММТ - 4, наклеенные на деревянный досыльник. После установки датчиков устье шпуров закрывалось деревянными пробками с асбестовыми прокладками и после вывода проводов наружу промазывалось глиной, Температура пород почвы, измеренная в шпурах, 16,5 С. Эта температура соответствовала максимальной нагрузке на почву пласта, равной весу всей вышележащей толщи пород 4 Н. После отхода лавы 723 от разрезной печи на расстояние 20 м в поддерживаемом пространстве в почву пласта бурили шпуры длиной 1,5 м на расстоянии 10 м друг от друга по всей длине лавы, В шпуры вставлялись термодатчики ММТ - 4, после чего устья шнуров герметизировались как и в предыдущем случае. Измерительные провода от датчиков укладывались в бороздки, сделанные в почве, глубина их составляла 2 см, ширина 1,5 см. После укладки проводов бороздки засыпались породной мелочью, а концы проводов выводились на штрек. Одновременно с установкой датчиков ММТ - 4 в почву пласта, в центральной части лавы оборудована замерная станция для определения давления обрушенных пород на почву пласта с помощью гидравлических месдоз. После отхода очистного забоя от замерной станции на расстояние 60 м, и полного обрушения пород, вновь проведено измерение температуры пород почвы и давления, показываемого месдозами. Температура пород почвы, замеренная в шнурах, расположенных рядом с месдозой, составила 13,5 С. Давление обрушенных пород на почву пласта определялось по формуле(гН)1/т,./-и/т/и 2: Т,1-1 Глубина работ в месте заложения замерных станций 750 м; у - объемный вес пород равен 2,5 т/мз;Р = 2,5 т/мз 750 м- ф= 341 т/мк165Давление обрушенных пород, замеренное с помощью месдоз, 350 т/м, т. е. с помощью различных способов получен примерно одинаковый результат, отклонение составило Зо/о.Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами перед известными: резко уменьшаются затраты на его осуществление в связи с малой стоимостью датчиков и отсутствием дорогостоящих вспомо899946 10 15 Формула изобретения фиг.1Д-А Ж 2 итель Л. Прошина . Бойкас К 3 П Состав Тех ред Тиражб ударственно изобретени Ж - 35, Р ент, г. УжРедактор С. ПатрушеваЗаказ 12134/49ВНИИПИ Гпо дела113035, МосквФилиал ППП П рректор Г. Огадписное го комитета СССРй и открытийаушская наб., д. 45город, ул. Проектная, 4 ат гательных операций, связанных с определением прочностных и упругих характеристик пород и тарировкой датчиков. Кроме этого, повышается достоверность определения величин нагрузок на почву пласта, снижается трудоемкость работ, способ более оперативен и прост в исполнении.Технико-экономическое сравнение вариантов определения давления обрушенных пород на почву очистной выработки предлагаемым способом и известным с применением месдоз показал, что экономическая эффективность измерений предлагаемым способом только на одной замерной станции составляет 1500 руб.В целом по отрасли экономический эффект ориентировочно может составить 120 тыс. руб. Способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки, включающий бурение шпуров в почву пласта до начала его разработки иразмещение в нем измерительного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерения, измеряют температуру породы или угля в нетронутом массиве, затем дополнительно бурят шпуры в почву пласта в рабочем пространстве выработки, размещают в них измерительные устройства и измеряют температуру до и после обрушения кровли, после чего определяют давление обрушенных пород на почву пласта по зависимостии- 3.где- объемный вес породы;н - глубина разработки;п - количество шпуров в нетронутом массиве;- порядковый номер измерительного устройства в шпурах в нетронутом массиве;Тч . - температура пород почвы в нетронутом массиве, замеренная измерительным устройством;Т - температура пород почвы пласта в рабочем пространстве выработки после обрушения кровли,замеренная в к-ом шпуре;к - порядковый номер измерительного устройства, находящегося вопределяемой точкер - давление обрушенных пород напочву пласта.Источники информации,принятые во внимание при экспертизег 5 1. Зборщик М. П. и др. Выбор способовохраны и места распределения подготовительных выработок. Киев, Техника, 1970,с. 73 81.2. Авторское свидетельство СССР486134, кл. Е 21 С 39/00, 1972 (прототип).