Способ управления труднообрушаемой кровлей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) 01) 21 С 41/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ю- с скважинами ещинообравеличину сме е одного пучуга принимают у мкважруг 19 - длина зарящения зарядов вка относительноравной К 3. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный угольный институт (72) Л,М.Гусельников, В.П.1 Иишкин, А.Н,Осипов и П.П.Кретов(56) Авторское свидетельство СССР883440, кл. Е 21 С 41/04, 1981.Авторское свидетельство СССР160134, кл. Е 21 С 41/06, 964. (54) (57) 1 . СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ . ТРУДНООБРУЯАЕМОЙ КРОВЛЕЙ, включающий бурение смещенных по вертикали пучков параллельно сближенных скважин, размещение зарядов в скважинах с остав" лением промежутков между ними и одновременное их взрывание, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения" эффективности управления труднообрушаемой кровлей за счет одновременного создания трещин в ней, вышележащий пучок скважин смещают относительно нижележащего пучка вЪ пределах угла полных сдвижений пород,а заряды в скважинах одного пучкаразмещают в шахматном порядке по отношению друг к другу с заполнениемоставленных промежутков водой, причеМ скважины в пучке бурят в плоскости, параллельной напластованию породкровли.2 Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расстояние междускважинами в пучке принимают равнымрадиусу трещинообразования, а междупучками - не более двух радиусовтрещинообразования.3. Способ по п.1, о т л и ч ащ и й с я тем, что величину промежутка между зарядами в скважине определяют из выражения:г .ъ 2%ГЗ + 1,где К - расстояние междуравное радиусу трзования, м;Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для управления труднообрушаемой кровлей при разработке пластовых полезных ископаемых.Цель изобретения - повышение эффективности управления труднообрушаемой кровлей эа счет одновременного создания трещин в ней.На фиг.1 изображена схема расположения скважин в выемочном столбе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел Т на фиг.1 (схема взаимодействия зарядов в параллельно сближенных скважинах).Способ осуществляется следующим образом. В труднообрушаемые породы кровли впереди очистного забоя бурят смещенные по вертикали пучки 1 параллельно сближенных скважин 2 таким образом, что скважины 2 в пучке 1 располагаются в плоскости, параллельной напластованию пород кровли, с расстоянием между ними, равным радиусу трещинообразования К. Расположенные по мощности разрушаемой кровли пучки 1 образуют ряды скважин 3.Количество пучков 1 в ряду 3 определяется мощностью, прочностью кровли, наличием и расположением ослабленных контактов по наслоению.Каждый вышележащий пучок 1 (фиг.2) скважин 2 смещают относительно нижележащего пучка 1 в пределах угла полных сдвижений пород. Расстояние между пучками принимают не более двух радиусов трещинообразования К (фиг.З), а ряды скважин 3 располагают через требуемый шаг обрушения раэупрочняемой кровли (участок а,фиг.2).По окончании бурения скважин 2 в ряду 3 (участок б, фиг;2) приступают к последовательному заряжанию и одновременному взрыванию скважин в пучках, начиная с нижнего, в следующем порядке.ЭВ параллельно сближенные скважины2 нижнего пучка 1 досылают заряды взрывчатого вещества 4 и 5, которые размещают в скважинах в шахматном порядке по отношению друг к другу с оставлением промежутков между ними для заполнения их водой, причем заряды 4 и 5 в скважинах 2 одного пучка 1 смещают относительно друг друга на расстояние, равное К 3, с величиной45 50 БЬ Расположение скважин 2 в пучке 1 в плоскости, параллельной напластованию пород кровли, обеспечивает создание трещин в ней, а именно как откольных трещин, перпендикулярных или наклонных к слоистости массива, так и послойных трещин.В результате одновременного создания откольных и послойных трещин монолитная кровля делится.на блоки не только менее естественной их длины, но и толщины (участок в, фиг.2).Кроме того, размещение зарядов 4 и 5 в скважинах пучка 1 рассредоточено в шахматном порядке .по отношению друг к другу с величиной смещения Кб и заполнением оставленных пропромежутков между зарядами к в каждой скважине не менее 2 КЗ+1, гдеК - расстояние между скважинами, равное радиусу трещинообразования, м; )13 - длина заряда, м.После заряжания скважин в пучке 1их герметизируют, заполняют водой вкачестве забойки и одновременно вэры вают.Аналогично осуществляется заряжание и взрывание скважин каждого последующего пучка в ряду. Заряжание ивзрывание следующего ряда производят 15 впереди забоя вне зоны опорного давления.Механизм воздействия на разупрочняемый массив предлагаемого способауправления труднообрушаемой кровли 20 сводится к следующему (фиг,4),При одновременном взрывании зарядов 4 и 5 в параллельно сближенныхскважинах пучка 1 .вокруг каждой изних в начальный момент за счет энергии взрыва (ударных волн) образуютсяконцентрические и преимущественнорадиальные трещины. При последующемвзаимодействии ударных волн происходит наиболее интенсивное разрушение 30 породы между стенками параллельносближенных скважин 2. Общая зонаразрушения, образованная сближеннымизарядами 4 и 5, имеет форму эллипса6, большая ось которого совпадает с ЗБ линией 7 наименьшего сопротивлениямежду скважинами. В этой зоне отмечается развитие двух основных системтрещин: параллельных и перпендикулярных (наклонных) относительно линий 40 7 наименьшего сопротивления междускважинами.1 73827 при движении отраженных волн, тбэффект экранирования позволяет засчет дополнительно отраженной энергии волн увеличить количество созданных при взрыве трещин, их раскрытость и соответственно повысить эффективность разупрочнения труднообрушаемой кровли.Параметры размещения зарядов в параллельно сближенных скважинах, определяющие рассмотренные оптимальныеусловия взаимодействия зарядов, выражаются через следующие соотношения,При одновременном взрывании зарядов 4 и 5 в параллельно сближенныхскважинах для исключения влияния зарядов 4 на заряд 5 до момента экранирования ударной волны и прихода отраженной волны от заряда 5, кратчайшее расстояние между зарядами 4 и 5должно быть не менее пути, которыйпроходит ударная волна от заряда допараллельно сближенной скважины иобратно, то есть 2 К, где К - расстояние между параллельно сближеннымискважинами, равное радиусу трещинообразования.Тогда, необходимая величина смещения 1 заряда 4 от заряда 5 составит 1 =(2 К) - К или 1=КО 3, а величина промежутка межпу зарядами г должна быть равной 2 КЗ + 1 З,Эффективность управления труднообрушаемой кровлей в предлагаемомспособе повышается также за счетформирования оптимальной схемы обрушения подработанного массива, заключающийся в том, что вышележащий пучок скважин смещают относительно нижележащего пучка в пределах угла полных сдвижений пород у .Расположение крайних в рядах скважин в плоскости угла полных сдвижений пород способствует обрушению нижних слоев кровли непосредственно закрепыш, при этом смещение блоков вышележащих слоев 10, обладающих большей кинематической энергией за счетвысоты обрушения, происходит на образованную породную подушку 1 бездинамического эффекта и ударных нагрузок на крель 12.Предлагаемый способ создает безопасные условия за счет снижения величины одновременно взрываемого заряда в одной скважине и сохраненияустойчивости нижних слоев непосредмежутков межцу зарядами г в скважине не менее 2 КЙ + 1 водой, что повышает эффективность разупрочнения кровли за счет рационального исполь 5 эования энергии взрыва путем взаимного экранирования зарядов и наложения ударных волн между скважинами и по оси каждой скважины.Взаимодействие зарядов, располо женных в шахматном порядке с указанными величинами смещений и промежутков в параллельно сближенных скважинах, происходит следующим образом (фиг,4, направление ударных волн по казано стрелками).1 При одновременном вэрывании всех зарядов в пучке 1 использование части скважины 1 в качестве экрана 8 для зарядов 4 и 5, расположенных соответственно напротив в соседней скважине, до подхода к участку - экрану 8 ударных волн (показано сплошной стрелкой) от выше и ниже расположенных зарядов 4 позволяет сконцентрировать энергию отраженных волн (показано пунктирной стрелкой) в направлении. линий 7 наименьшего сопротивления между параллельно сближенными скважи- ЗО нами. После отражения ударных волн от участка скважины - экрана 8, в результате взаимодействия зарядов 4 вдоль оси скважины, расположенных по концам промежутка 21 + 1 З, на участ" ке экрана 8 при наложении ударных волн возникают узловые точки 9, которые можно рассматривать как фиктивный заряд, взаимодействующий с фактическим зарядом 5, расположенным 40 в другой скважине, при этом их взаимодействие смещается ьо времени. Узловые точки 9 в центре промежутка возникают не менее двух раз: при рас-пространении ударных волн по массиву, прилегающему к скважине, и по воде, заполняющей скважину.В результате экранирования, возникает концентрированный поток ударных волн с вектором, направленным в плос О кости, проходящей через оси скважин 2 пучка 1, который усиливается после воздействия на него прямых ударных волн от зарядов, расположенных,по границам промежутка скважины без заряда, и от узловых точек 9.Так как основное разупрочнение массива происходит под действием рас" тягивающих напряжений, возникающихственной кровли в очистных забоях,а также. обеспечивает эффективную ибезаварийную работу серийных механизированных комплексов в условияхтруднообрушаемих кровель с высокойнагрузкой на очистной забой,173827 Редактор Н.Сильнягина ерн оррект хред М.Ходан Тираж 452 П НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб. г