Способ предотвращения горных ударов, внезапных выбросов и подавления угольной пыли

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСНАТЕНТ СС Л щщЪЬ,;Щ";д щ Бретение(72) Гребенциков АА; Горде И О 4 В,П, Лазаревич Т,и; Петухов ИМФилинков АА(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЬИдовательсний инсти- УДАРОВ, ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ И ПОДАВаришейдерского депа ПЕНИЙ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИзиани ЗА Кузнецов (57)Изобретение относится к горной промышленности и может быть использованодля борьбы с динамическими, газодинамическими явлениями и пылью в угольныхшахтах,Цель изобретения - повышение эффективности предотвращения и внезапных выбросов а сложных горно-техническихусловиях путем учета состояния угольнцхпластов и совершенствования технологииведения увлажнения,На фиг. 1 показана принципиальнаясхема расположения нагнетательных скважин; на фиг. 2 - картина расчетных параметров гидрообработки в осложненныхгорно-технических условиях, когда обрабатываемый выбросоопасный пласт подвержен влиянию горных работ на смежныхпластах свитььНа фигурах приняты следующие обозначения: выработка 1, пласт 2, скважины 3,фильтрующая часть 4 скважины, ьыработка5 по угольному пласту; герметизирующееустройство б, прочный слой породы 7; надрабатываемый пласт 8 целик 9; эпюра ".Онапряжения; зоны 11-13 с разными услови.ями нагружения,Способ реализуется следу.ощим образом.Из существующих или специально пройденных вблизи обрабатываемого участкавыработок 1 пробуриваот перпендикулярно или наклонно к обрабатываемому пласту2 скважины 3 и перебуривают пласт с такимрасчетом, чтобы их фильтрующая часть 4была расгголажена на расстоянии а : 0,31, где 1 - зона опорного давления от ближайшей обнаженной кромки пласта на сопряжении с действующей выработкой 5или выработанным пространством. Через,пробуренную скважину выполняют оценкунапряженного состояния массива любым изсуществующих методов. Наиболее рациональны геофизические методы, напримерсейсмический.В условиях спокойного залегания и от. сутствия горных работ на смежнцх пластахсвиты оценку напряженного состояния выполняют по двум-трем скважинам и при хорошей сходимости распространяютрезультаты на весь участок или значительную его площадь. 8 случае изменчивостигорно-технической обстановки оценку выполняют в каждой скважине и расчеты параметров нагнетания ведут конкретно порезультатам, полученнцм в этих скважинах.Возможно таже применение расчетных методов оценки напряженности массива в условиях, когда доверительность применениярасчетных методов достаточно высока,В посцессе перебуривания скважинойугольного пласта отбирают пробы угля и доначала гидрообработки по ним определяютполную влагоемкость ОЬ и естественную5 влажность угл Юе.После выполнения работ по экспериментальной оценке напряженности массиваи физических свойств угля скважины оборудуют нагнетательным ставом труб, при этом10 герметиризуют скважины с таким расчетом,чтобы герметиэирующее устройство б охватывало наиболее прочный слой породы 7.Скважины пробуривают с расстоянием между ними, определенным из следующего под 15 хода,устанавливают номинальныйрадиус увлажненияо применительно кгеостатическим условиям нагружениямассива ( оу =у). Для различных бас 20 сейнов и разновидностей угля это расстояние может быть различно иопределяется экспериментальным путем или из выражения25О тЙсл гп Кгде О - темп расход) нагнетания воды, м уг;т - время нагнетания, ч;гп - мощность пласта, м,Фактический радиус действия скважины принимают с учетом коэффициента концентрации напряжений из выражения35 В =-и. е а(кгде а - эмпирический коэффициент, равный0,25-0,5;К - коэффициент концентрации напря 40 жений,Коэффициент концентрации напряжений К определяют по ранее пробуреннойближайшей соседней скважине, в которойуже выполнена оценка напояженного состо 45 яния. Расстояние между скважинами определяют согласно условию 1 = 1,51 с тем,чтобы области действия смежных скважинперекрывались и обеспечивали равномерное увлажнение массива по площади,50 Давление воды в ставе при нагнетании устанавливают пропорциональнодействующим напряжениям из выражения Рн0,74 Ку Н,Норму увлажнения угля определяют55 как разность полной влагоемкости и естественной влажности угля из выраженияМ = а(йп - 1 оа),1257225 Р я 1 -б И кгс/см 45 Р н 13 38 кгсГсм где ВЬ - полная влагоемкость углл, ;В/е - естественная влажность угля. ;а - коэффициент, учитывающий горйогеологическое состояние пласта, которыйэкспериментально принят равным 10,После производства нагнетания производят оценку эФфективности увлажнения,для чего в равноудаленную между нагнетательными скважинами точку. пробуриваютконтрольную скважину и производят отборпроб угля на влажность.8 качестве критерия эффективностивводится условие Юу0,859 Ч.В случае. если влажность пробы оказывается ниже критической., через эту скважину выполняют дополнительное нагнетаниеводы, при этом производится последующийконтроль эффективности в середине сокращенного вдвое эа счет дополнительнойс к важи н ы и нтер вала между смежнымискважинами,На Фиг.2 приведенаситуация, в которойвыбросоопасный пласт 2, подлежащий гидрообработке, надрабатывается пластоМ 8при помощи междупластья 24 и. На надрабатывающем пласте оставлей целйк 9 шириной 50 м; Выше целика плаСт полностьюотработан. Определение коэффициента.концентрации напряжений к для заданныхусловий выполняется расчетный методом,Результаты показаны в виде зпюры Ю наФиг,2, иэ которой видна, что концентрациянапряжений под целиком достигает 1,7 у Н,под выработанным пространством вышележащегоо этажа достигает 0.5 у. Н, а.под действйем лавой - 0,3Н. На основе этойоценки вйделены три эоны с различнымиусловияминэгружения,"зойа 11 под цели"ком с определенным значением % = 1,5; зона12 - й = 0,45 и зона.33 - Е" 0,3, . Исходные данные для расчета параметров гидрообработки пласта следущие. глубина разработки пласта Н=БООм; оьемнйй вес вышележащих пород у= 2,5 т/и; мощность пласта е =. 2 м; естественная влажность Вс= 3,3; полная влагоемкость Ю =. 5,8.Нагнетание воды. производится установкой НВУ-ЗО с номинальной производительностью 30 л/изин и Фактической 15-20 л/мин или 0,9.-1,2 и /ч, Технологические условия подготовки участка требуют завершить нагнетание эа 1 месяц, пРи.атом чистое время работы нагнетатевьнаго оборудования не превышает 160-180 ч. Следуяисходным данным, норма увлажнения составляет 25 л/м, Радиус влияния нагнета 35 тельной скважины в одиночном пласте приК - 1,30 м, Радиус влияния с учетом коэффициента концентрации напряжений для эон11-13 при а "0,5; й 23,3 и, йц - -39,4 м,йз" 423 м. Расстояние между скважинами10 по простиранию пласта для эон 11, составляет Ьи.По падению пласта скважины располагают две под целиком при расстоянии между вГфильтрующими частями 35 м и по15 однойвверхнююинижнююзоныразгрузки, .При этом расположение скважины в верхней зоне разгрузки проверяется по условиюаО,З 1 = 16,5 м, 1" 55 м, так как вблизиимеется выработка 5. 8 примере оно выдер 2 О живается О 2: 2 = 28,5 м " 6,5 м,Для обеспечения взаимодействия скважин, расположенных в. разных зонах, расстояния между ними принимают равнымполусумме расчетных2535 +69С 11 - 11 = - 47 м2. Яь" + 643011-а = "- =49 м.Нормативный объем закачки воды вкажду 1 о из скаажин определяют исходя из нормы увлажнения. мощности пласта и рас 35 стояния цежду скважинами. Для зоны 11:т Д, 1.1 + 0 Ц + ., 415 3, для зоны 12: Чн=860 й,дйяэоны 13:ЧнЩ 2 м. Давление нагквтвиия составляет для Эоны влияния целика Ря 11168 кгс/см;40 дВ 1 зон 12, 13(56) патент Фрайцйи М 1400838, кл. Е21 Г, 1964.Единые технические положения по раз работке угпвльйых пластов, опасных по внезапним вмбРосам угля и газа. М., 1974. с.241-314, 1257225б вкрест напластования по пустым потенияурят вм оп еделение напряженного с остояНИЯ ГОР- ния пласта производят вСОВ пересечПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯения пласта скважинами, а гермебНЫХ УДАРООВ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРО5 тизацию скважинажин осуществляют в наи оАВЯЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ,и очных слоях перебуриваемой толщиие ме скважиключающий бурение скважипород, при этом расстояние междуаботок, их герметизацию, лоро,т обратно пропорциональпройденных вырй то,. е напряженного состояНияействующим на обрабатываемомти гля, нагнета- ным деии сл О часткФ напряжениям а скважинапласт, Определение после уоцен- секают плаге 1- гнетания иньх на нустанавливаю фзф еФ ктивности предотвр щв СложныхЮударов ия . и ем учета где и.глгорно-технВ - естественная влажность угляшенстСОСТОЯНИЯ УГОаффициентвлажнения, а - коевыработок скважиныиз ранее пройденных.с ЕЕ Редактор С,Лисин сное Тираж П НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-Зб, Раушская на Заказ 3241 4 Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,