Способ предупреждения газодинамических проявлений в горной выработке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09112 А и 1)5 Е 21 Г 5/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 4Всесоюзного научнопроектного института ботки осоо- олете С) ится к горной про- между опасными поперечными размерами быть использовано выработок и расстоянием от контура до выотнапластовыхме- бросоопасного пласта при различной атно- ф ественно выбросо- сительной прочности пород в заданной Озоне,- повышение бев. Способ осуществляется следующим образом.а схема определе- Первоначально определяют прочность дупреждения газо- пород защитной пачки, расстояние по норгорной выработке, мали от кровли выработки 1 до выбросооие; й - расстояние пасного пласта 2 и глубину горных работ(по опасного пласта; Н данным разведочных скважин) по всей пловыработки от зем- щади шахтного поля, в том числе в местах иг.2 - зависимость газодинамических проявлений (фиг,1), В меПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ. (71) Уральский филиалисследовательского игалургии(56) Домов П.В., Полянина Г.Д., Земсков А.Н. Методы прогноза и предотвращения газодинамических явлений в калийным руд. никах. Алма-Атэ; Наука, 1987, с.176.Авторское свидетельство СССР М 1490275, кл. Е 21 с 39/00, 1987, (54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ(57) Использование; в горной промышленности при ведении горных работ на пластовых месторождениях, преимущественно выбросоопасных. Сущность изобретения; для осуществления способа проходят горИзобретение относ мышленности и может при ведении горных раб сторождениях, преимущ опасных. Цель изобретения опасности горных работ На фиг.1 изображен ния параметров для пре динамических явлений в где - поперечное сечен от выработки до выбросо- глубина расположения ной поверхности; на фные выработки в выбросоопасных зонах, определяют горно-геологические параметры отрабатываемого участка, Кроме того, дополнительно определяют уровень относительной прочности пород, расположенных по нормали к выбросоопасному пласту от проектного контура охраняемой выработки, после чего из соотношения Чп = ц 0 Иу Н, где - ширина безопасного пролета выработки; и - расстояние по нормали к проектному контуру выработки от выбросо. опасного пласта; стоу - прочность пород, отделяющих контур выработки от выбросоопасного пласта; у - объемный вес пород; Н - глубина залегания; у 1, - коэффициент бокового распора бпределяют ширину безопасного пролета горной выра или безопасное расстояние до выбр пасного пласта при необходимом пр горной выработки. 2 ил.стах газодинамических проявлений по данным актов расследований выявляют параметры горной выработки и величину мощности защитной пачки пород. После этого в пачках опробования (разведочные скважины) определяют уровень относительной прочности пород как отношение величины прочности пород в массиве (ож; Ораст) к величине горного давления ( у Н). Использование относительной величины обусловлено неоднозначной изменчивостью прочности пород с изменением глубины горных работ, а также для сравнения условий (степени устойчивости), в которых находятся сооружения, в различных точках шахтных полей,Первопричиной динамических явлений из выбросоопасного пласта на всех месторождениях является нарушение устойчивости пород, отделяющих контур выработки от выбросоопасного очага (пласта), При этом вероятность потери устойчивости пород зависит от прочностных свойств, мощности, уровня действующих нагрузок и величины обнажения со стороны опасной зоны; Месторождения в целом и каждое шахтное поле в отдельности имеют значительные размеры по площади, в пределах которых горногеологические условия не остаются постоянными, а иногда отмечаются существенные локальные отклонения - часто это бывают выбросоопасные зоны, Параметры же горных работ, размеры и местоположение относительно пластов горных выработок мало изменяются в пределах площадей шахтных полей, рассчитываются без учета возможной динамической пригрузки пород. Глубина ведения горных работ также изменяется по площади месторождения и отдельного шахтного поля, причем изменения глубины и прочности пород не всегда идут в одном направлении.В соответствии с законами строительной механики, теории упругости, пластичности устойчивость породных конструкций подземных сооружений (кровли, почвы, стенок) зависит от уровня отношения прочности к действующим нагрузкам и геометрических размеров элементов конструкции, Чем ниже уровень этих отношений, тем меньше по размеру должен быть поперечный размер элемента конструкции или больше его толщина (например мощность кровли),Нагрузка на породную конструкцию может создаваться одновременно горным и газовым давлениями, Все горногеологиче. ские параметры, которые формируют выбросоопасную ситуацию, варьируют по. где - ширина безопасного пролета выработки;и - расстояние по нормали к проектномуконтуру выработки от выбросоопасного пласта;оо - прочность пород, определяющихконтур выработки от выбросоопасного пласта;у - объемный вес пород;Н - глубины залегания выработки от поверхности;2; коэффициент бокового распора,определяют или ширину безопасного пролета 50горнои выработки,или безопасное расстояние до выбросоопасного пласта при необходимом пролете горной выработки.Кроме того, на основе предложенной 55зависимости и натурных данных, с помощью регрессионного анализа может быть соСтавлена монограмма между геологическими параметрами и поперечным пролетом выработки для каждого уцди.вАя относительной прочности пород,-455 котоплощади месторождения и отдельного шахтного поля в широких пределах, и их сочетание может быть самым разнообразным, что затрудняет провести корректное аналитиче ское решение задачи.Кроме того, на вероятность провоцирования динамических явлений оказывают влияние релаксационные процессы, соотношение жесткостей пород отрабатываемого 10 пласта, вмещающих и вышележащих пород,Многофакторность динамических процес.сов и отсутствие на сегодняшний день математической модели этих процессов в которой бы учитывались все влияющие фак торы, приводят к необходимости подбиратьбезопасные параметры горных работ экспериментальным, опытным путем.С помощью статистических методов, например регрессионного анализа, определя ют для каждого уровня относительнойпрочности пород зависимость между параметрами горной выработки и мощностью защитной пачки пород при происшедших я елениях.По полученной зависимости с учетом коэффициента запаса прочности, по которой также определяется опытным путем из натурных данных в местах, где не происходили газодинамические проявления, и данным З 0 относительной прочности пород на планируемых к отработке площадях из соотноше- ниярых происходили газодинамические явления (фиг,2).Получено, что для Верхнекамских рудников необходимая величина запаса прочности достигается при параметрах 5 выработок, соответствующих уровню относительной прочностименьшей на 0,5 относительных единиц предельной величины, Например, на планируемом к отработке участке по данным разведки мощность защит ной зоны составляет 2,0 м, относительная прочность 1,5-2,0. По номограмме (фиг.2) получаем, что предельная (опасная) ширина кровли, при которой возможны газодинамические явления, будет равна 7,0 м. 15Безопасная ширина кровли выработки при той же мощности защитной зоны определяется на более низком уровне относительной напряженности (1,0) и составит 4,0 м. 20Необходимо отметить, что требуемый запас прочности может быть достигнут не только уменьшением ширины поперечного пролета выработки в конкретных горно-геологических условиях, но и искусственным. 25 увеличением мощности защитной пачки путем неполной выемки пласта на всю мощность или оставлением, внутри выработки поддерживающих целиков определенной степени нагружения, Степень нагружения 30 поддерживающих целиков должна быть такой, чтобы они не были способы к мгновенному, хрупкому разрушению, Для Верхнекамских рудников это целики с отношением высоты к ширине не более 3,0. 35П р и м е р. Предполагается осуществить проходку выработки в выбросоопасной зоне на Верхнекамском месторождении по сильвинитовому пласту на глубине 340 м от земной поверхности. В 1,5 м от пласта, по 40. которому будет проходить выработка, находится выбросоопасный . некондиционный пласт. По данным геологоразведочных работ установлено также, что обьемный вес покрывающих пород равен 2,5 т/м, проч ность пород в междупластье равна 2000,0 т/м; по данным геомеханических исследований коэффициент бокового распора на месторождении равен 1,0.Иэ предложенного соотношения 50 1 Ооопределяем, что величина безопасного пролета выработки должны быть не более55) стоп20001,5 35 Л у Н 1.,0 2,5 340,0По номограмме на фиг.2 при расстоянии до выбросоопасного пласта 1,5 м и Осж=2,3 величина пролета должна бытьЛуНравной 3,0 м. Результаты по номограммеменьше, т,к, величина пролета определенабез интерполяции по прямой приС 2 сжравном 2,0,ЛуНМожно определить также расстояние,на котором необходимо пройти выработкиот выбросоопасного пласта в тех же геологических условиях, если по условиям транспорта или вентиляции заранее заданаширина ее, например 4,0 м.В этом случае получим) 1 Л уН ) 4,01,02,5340 )2000т,е. кровля выработки шириной 4,0 м должна отстоять от выбросоопасного пласта на 1,7 м, По монограмме это расстояние равно примерно 2,0 м.Предлагаемый способ предупреждения газодинамических явлений позволяет на основе анализа горногеологической и горно- технических условий мест проявления внезапных выбросов, знания горно-геоло- гических условий планируемых к отработке площадей по полученной зависимости между пролетом выработки и безопасной мощности защитной зоны пород определить безопасные параметры горных выработок,Способ направлен на повышение безопасных условий горных работ,Формула изобретенияСпособ предупреждения газодинамических проявлений в горной выработке, включающий проходку выработок в выбросоопасных зонах, определение горно-геологических параметров отрабатываемого участка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности горных работ, дополнительно определяют уровень относительной прочности пород, расположенных по нормали к выбросоопасному пласту от проектного контура охраняемой выработки, после чего из соотношения1 ОоЛуНгде- ширина безопасного пролета выработки;й - расстояние по нормали к проектному контуру выработки от выбросоопасного пласта;1809112 го 05 ЛО, 1.Х Ы ЕЮ 1 ассаавив сЬ Ьг 4 юсжлимю лмглг(4 е Фиг 2 Составитель Б. Лаптев Редактор Техред М. Моргентал Корректор Метрова каз 1270 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ С Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10%- прочность пород, отделяющих контур выработки от выбросоопасного пласта; у- обьемный вес пород; Н - глубина залегания; Х- коэффициент бокового распора,определяют ширину безопасного пролета горной выработки или безопасное расстояние до выбросоопаснога пласта при необходимом пролете горной выра ботки.