Способ образования разгрузочных полостей в массиве и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сефз СфеетскииСфвреаектнчеснивРеспублнк о 11947438(22) Заявлено 10. 07. 80 (21) 2970301/22-03с присоединением заявки Мо(31) М. Кл. Е 21 Р 5/00 Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения ударственный институт проектированизации шахтного строительства(71) Заявите Донецкийорг 4) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ РАЗГРУЗОЧНЫХ ПОЛОСТЕЙ В МАССИВЕ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 5 О 5 О Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для образования разгрузочных полостей на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа при вскрытии и проведении выработок.Известен способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа путем образования опережающих скважин большого диаметра (до 250 мм), вызывающих в пласте значительные деформации местные разрушения, усиленное трещинообразование и локальную дегазацию 1 Е.1Основным недостатком способа бурения опережающих скважин большого диаметра является высокая вероятность провоцирования внезапного выброса угля и газа в процессе бурения, что существенно ограничивает их применение.Известен способ образования разгрузочных полостей в угольном пласте, заключающийся в гидровымынании полостей жидкостью, подаваемой в скважину под давлением 2.Недостаток способа состоит в ограниченности его использования, так как основным условием гидровымывания является наличие в пласте пачек нару" шенного угля с коэффициентом крепости .не более 0,6.Для нагренания жидкости при образовании разгрузочных полостей используется устройство, состоящее иэ гидрозатнора и клапана с подпружиненным уплотненным штоком 3.Основной недостаток устройства заключается в том, что его конструкция не позволяет сбрасывать. воду и, следовательно, возможность его применения ограничивается известными способами.Цель изобретения - повышение эффективности образования полостей н породах и угольных пластах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки.Поставленная цель достигается тем, что после нагнетания жидкости давление в скважинах сбрасывают, при этом процесс повторяют до достижения заданных параметров. разгрузочных полостей.Способ может быть осуществлен устройством для образования разгрузочных полостей, включающим гидрозатвор и клапан, который соединен с гидроэатнором дросселем, выполненным в виде труб различного диаметра кон947438 разрез 1 на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг, 3 - сечение Б-Б на фиг.1. 5Устройство включает клапан и гидрозатвор, который состоит из упруго- расширяющегося рукава 1, обжатого с двух сторон втулками 2, 3 и крышками 4, 5. Гидрозатвор и сбрасывающий 1 О клапан соединены между собой трубой б, на которой имеется штуцер 7 для подключения к магистрали противопожарного трубопровода. Внутри гидро- затвора и трубы б проходит труба 8. Свободный конец трубы 8 подсоединен к сбрасывающему клапану, состоящему иэ корпуса 9, уплотнительной манжеты 10, штока 11 переменного сечения, поворотной шайбы 12, крышки 13 с отверстием и пружин 14 и 15. Средняя часть штока 11 и поворотная шайба 12 по внутреннему ее диаметру находятся в винтовом скользящем зацеплении, величина шага винтовой нарезки должна обеспечивать вращение шайбы При выдвигании штока, а.концевая часть штока 11 имеет в сечении конфигурацию, соответствующую конфигурации.отверстия в крышке 13, что исключает поворот штока 11 вокруг продольной аси. За счет разности зазоров 16 между внутренними отверстиями втулок 2 и 3 и наружным диаметром тру" бы 8 создается избыточное давление воды, чем достигается постоянная гер- Зз метизация стенок скважины и обеспеформула изобретения 40 передается по трубе 8 на шток 11, 45сопротивление подачи которого определяется сопротивлением пружины 14,усилие сжатия которой должно превышать в 3-5 раэ сопротивление угляна растяжение. При выдвигании штока11 происходит поворот шайбы 12, конфигурация наружного сечения которойпри определенном положении совпадаетс конфигурацией отверстия в крышке 13При этом шток .11 мгновенно освобождается от упора и давление в скважинерезко падает, при этом в скважине образуется волна разгрузки, разрушающая стенки скважины. После снижениядавления воды под действием пружины15 шток 11 и шайба 12 возвращаютсяв исходное положение, а затем послезаполнения скважины водой и повышения давления в ней до необходимой величины процесс сбрасывания давленияводы в скважине автоматически повто 1, Инструкция по безопасному ведению работ на пластах, склонных к вне-. запным выбросам угля, породы и газа. М., "Недра", 1977, с, 83-87. центрически расположенных одна вдругой,На фиг. 1 представлено устройство,чивается поступление воды в скважину,Устройство работает следующим образом.Вада под давлением через штуцер 7 и зазор 16 между трубами б и 8 поступает во внутреннюю полость упруго- расширяющегося рукава 1. После заполнения скважины водой давление воды ряется, При очередном цикле срабатывания клапана разрушенный уголь в виде пульпы под действием давления воды и давления газа, выделяющегося из разрушенного угля, выносится наружу через трубу 8 и боковые крышки 13, Управление работой устройства осуществляется автоматически без присутствия людей в забое.Наиболее целесообразно применять предлагаемый способ в выбросоопасных зонах, характеризующихся высоким напряжением массива и гаэоносностью, так как с ростом напряженного состояния пласта склонность угольного массива к разрушению при разгрузке возрастает. Преимущество изобретения заключа-,ется в том, что способ образованияразгрузочных полостей созданием вскважинах волны разгрузки и устройствсдля его осуществления можно использовать в породах и угольных пластахлюбой крепости, а автоматический режим работы устройства повышает безопасность труда,1. Способ образования разгрузочных полостей в массиве, включающий бурение скважин, их герметизацию, нагнетание под давлением в скважины жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности образования полостей в породах и угольных пластах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки, после нагнетания жидкости давление в скважинах сбрасывают, при этом процесс повторяют до достижения заданных параметров разгрузочных полостей. 2. Устройство для образования разгрузочных полостей в массиве, включающее гидрозатвор, клапан с подпружиненным уплотненным штоком, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности образования полостей в породах любой крепости путем создания в скважинах волны разгрузки и автоматического сброса давления жидкости, клапан соединен с гидрозатвором дросселем, выполненным в виде труб различного диаметра, концентрически расположенных одна в другой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе947438 ь. гУЬг 1Составитель .Г.ВасючкРедактор И. Михеева Техред М, Рейвес Корректор,М. Коста Тираж 470 П НИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., дакаэ 558 писное 5 лиал ППП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная, 4 2. Чернов О.И Розанцев Е.С. Подготовка шахтных палей с газовыброссопасными пластами, М., "Недра", 1975, с. 122-133 (прототип). 3. Оборудование и приборы для комплексного обеспыливания угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик. Каталог-справочник. М., 197, с. 18 (прототип).