Спосіб діагностики меж зони обвалювання і мульди зрушення порід при підземному видобуванні корисних копалин

1. Спосіб діагностики меж зони обвалювання і мульди зрушення порід при підземному видобуванні вугілля, що включає буріння свердловин з поверхні землі до пласта, установку в них датчиків і визначення швидкостей розшарування порід в зоні обвалювання і мульди зрушення, який відрізняється тим, що свердловини бурять в дво х взаємно перпендикулярних напрямах - за простяганням і падінням пласта, одну із свердловин розміщують в центрі передбачуваної зони обвалювання, відстань між формулою: Передбачувана корисна модель відноситься до гірничої справи, а саме до захисту земної поверхні від виходу на неї пустот від старих гірничих виробок шляхом завчасного визначення верхньої межі зони обвалювання і мульди зрушення порід. Відома радіореперна система діагностики стану гірничотехнічних об'єктів [1], в якій є блок датчиків стану масиву гірських порід, зв'язаний радіоканалами з центральним постом. Недоліками даного способу є значна трудомісткість робіт, конструкційна складність датчиків, необхідність застосування потужних радіопередавальних пристроїв і складних антен для ефективної роботи радіоканалів в умовах промислових завад. Відомий спосіб визначення напружень на великих базах при підземному відпрацьовуванні рудних тіл [2]. В основі зазначеного способу лежить вимірювання горизонтальних деформацій земної поверхні по подовжніх лініях, закладених для спостереження за зрушенням гірських порід при підземній розробці. Для визначення величини і характеру поширення деформації углиб масиву реперні лінії встановлюють в свердловини, пробурені в зоні ведення гірничих робіт, періодично вимірюючи прирости деформації по реперах після розвантаження масиву в результаті обвалювання. Основними недоліками способу є невисокі інформативність, точність і достовірність вимірів через відсутність урахування геометрії виробленого простору, що робить вплив на характер деформації ділянки масиву [3]. Найбільш близьким до передбачуваної корисної моделі по технічній суті і результату, що досягається, є спосіб визначення меж зони обвалювання і мульди зрушення порід при підземному видобуванні вугілля [4], який полягає в тому, що з поверхні землі до пласта бурят свердловини і встановлюють світловолоконні датчики, причому нижній датчик розміщують в зоні L= свердловинами K×H×f , m K - коефіцієнт, що враховує де умови залягання; визначають за гірничо-геологічні (19) UA (11) 27364 (13) - глибина відпрацювання, м; - коефіцієнт міцності породи за М.М. Протод'яконовим; m - потужність вийманого пласта, м, потім проводять комплекс геофізичних досліджень свердловин. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в свердловину, розміщену в центрі передбачуваної зони обвалювання, на глибині 60 метрів встановлюють аварійний механо-електричний датчик у випадку, якщо швидкість розшарування порід перевищує 18-24 мм/год. U H f 3 27364 4 передбачуваного обвалювання, а верхній - в зоні дозволяє зробити висновок, що спосіб, який мульди зрушення. Потім ведуть заміри зсувів порід заявляється, відповідає критерію «новизна». і визначають швидкості розшарування порід в зоні На Фiг. показано: Фіг.1 схема реалізації обвалювання і мульді зрушення. За швидкостями способу на розрізі; Фіг.2 схема реалізації способу в розшарування визначають розміри зони плані. обвалювання і мульди зрушення. Спосіб діагностики меж зони обвалювання і Недоліками даного способу є: значна мульди зрушення порід при підземному трудомісткість робіт по установці світловолоконних видобуванні корисних копалин здійснюється таким датчиків в свердловинах, необхідність їх чином. приклеювання до бічної стінки свердловини, При вийманні пласта 1 в очисному вибої 2 малий вимірюваний діапазон зсувів (до 30мм), утворюється вироблений простір, що має свою прив'язка відстані між датчиками до важко зону обвалювання 3 і мульду зрушення 4. Для визначуваних гірничотехнічних параметрів, визначення їх меж з поверхні попереду вибою до наприклад, до середнього циклу тривалості пласта бурят свердловини 5 в двох взаємно обвалювання порід основної покрівлі і ін. перпендикулярних напрямах - за простяганням і В основу передбачуваної корисної моделі падінням пласта. Одну із свердловин розміщують поставлене завдання створення способу в центрі передбачуваної зони обвалювання 6, а діагностики меж зони обвалювання і мульди відстань між свердловинами визначають за зрушення порід при підземному видобуванні формулою корисних копалин, при якому за рахунок буріння K ×H × f L= свердловин в двох взаємно перпендикулярних m напрямах - за простяганням і падінням пласта, де K - коефіцієнт, що враховує гірничорозміщення однієї із свердловин в центрі геологічні умови залягання; H - глибина передбачуваної зони обвалювання, проведення відпрацювання м; комплексу геофізичних досліджень свердловин (ГДС) досягається технічний результат - простота і f - коефіцієнт міцності породи за М.М. безпека робіт з достатньо високою точністю Протод'яконовим; вимірів меж зони обвалювання і мульди зрушення. m - потужність вийманого пласта, м, Поставлене завдання вирішується тим, що в Оцінку трищіноутворення і визначення способі діагностики меж зони обвалювання і швидкостей розшарування порід в зоні мульди зрушення порід при підземному обвалювання і мульді зрушення здійснюють видобуванні корисних копалин, який включає проведенням відомого комплексу ГДС для цих буріння свердловин з поверхні землі до пласта, цілей. установку в ни х датчиків і визначення швидкостей Маючи результати ГДС по розрізах всіх розшарування порід в зоні обвалювання і мульді свердловин (за рахунок періодичних вимірювань, зрушення, згідно з корисною моделлю, наприклад, через 7 днів) і знаючи свердловини бурят в двох взаємно середньозважений модуль зсуву (деформації) перпендикулярних напрямах - за простяганням і масиву, судять про прирости напружень в зоні падінням пласта, одну із свердловин розміщують в обвалювання й у всій мульді зрушення. При центрі передбачуваної зони обвалювання, швидкостях розшарування в межах 18-24мм/год, відстань між свердловинами визначають за що є характеристикою утворення зони формулою обвалювання, в свердловину 6, розміщену в центрі передбачуваної зони обвалювання, K ×H × f L= опускають механо-електричний датчик на глибину m 60м. Досягши підземної пустоти цієї глибини де K - коефіцієнт, що враховує гірничозалягання (верхня межа зони обвалювання) геологічні умови залягання; датчик видає аварійний сигнал. H - глибина відпрацювання м; Використання пропонованого способу f - коефіцієнт міцності породи за М.М. діагностики меж зони обвалювання і мульди Протод'яконовим; зрушення порід при підземному видобуванні m - потужність вийманого пласта, м, корисних копалин знижує тр удомісткість робіт і і потім проводять комплекс ГДС. скорочує до мінімальних витрати часу на У прототипі для визначення меж зони побудування карти мульди зрушення. Проведення обвалювання і мульди зрушення бурят ГДС в системі свердловин, пробурених по двох свердловини з поверхні до пласта, в які взаємно перпендикулярних напрямах, дозволяє встановлюють світловолоконні датчики здійснювати моніторинг і у разі потреби переміщень в кількості мінімум двох штук (один - в встановлювати аварійний датчик попередження зоні обвалювання, інший - в мульді зрушення). про можливість виходу провалу на земну За способом, що заявляється, датчики поверхню. переміщень не потрібні, оскільки розміри зони Галузь застосування способу поширюється на обвалювання і мульди зрушення визначають видобування будь-яких твердих корисних шляхом проведення комплексу ГДС, пробурених в копалини, що здійснюється підземним способом. двох взаємно перпендикулярних напрямах - за Джерела інформації. простяганням і падінням пласта. Порівняльний 1. Патент Российской Федерации №2049231, аналіз рішення, котре заявляється, з прототипом МКИ 6 Е 21 С 39/00. Радиореперная система диагностики состояния горнотехнических объектов 5 27364 / В.Л. Лядский, Б.Д. Половов, А.В. Лядский. №5048024/03; Заявл. 15.05.92; Опубл. 27.11.95, Бюл. №33. 2. Патент Российской Федерации №2000433, МКИ 5 Е 21 С 39/00. Способ определения напряжений на больших базах при подземной отработке рудных тел / Б.В. Шрепп, А.А. Еременко, Е.М. Кожевников, Г.В. Кузнецова. №4921864/03; Заявл. 25.03.91; Опубл. 07.09.93, Бюл. № 33-36. 3. Зубков А.В. Исследование деформационных свойств массива горных пород на больших базах // Физические свойства пород в массиве. - Новосибирск, 1982. - c.15-21. 4. А.с. СССР №1629542, МКИ 5 Е21 С 41/18. Способ определения границ зоны обрушения и мульды сдвижения пород при подземной добыче угля и устройство для его осуществления / И.Л. Машковцев, А.В. Анисимов, А.Д. Гладуш, Б.И. Машковцев - №4663821/03; Завл. 20.03.89; Опубл. 23.02.91. Бюл. №7. 6