Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки прохідницьким комбайном

Реферат: Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки прохідницьким комбайном включає попереднє буріння випереджальних розвантажувальних свердловин (ВРС) з поверхні вибою виробки по пласту. ВРС бурять горизонтально та паралельно між собою в нижній частині вугільного пласта від стінки до стінки виробки. Потім вугільний пласт, що знаходиться над площиною ВРС, піддають вібрації. Одночасно з процесом вібрації вимірюють деформації ВРС. Тривалість вібрації визначають довгочасністю процесу деформацій ВРС по їх діаметру, які дорівнюють не менше 20 % від їх початкового розміру. UA 108176 C2 (12) UA 108176 C2 UA 108176 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої галузі і може бути використаним як спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчих пластових виробок прохідницьким комбайном (ПК). Відомий спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК, який включає попереднє буріння випереджальних розвантажувальних свердловин (ВРС) з поверхні вибою виробки по пласту і подальше руйнування ПК гірських порід на вибої виробки [1, стор. 114]. Недоліком цього способу є те, що ВРС бурять діаметром 80-230 мм і в процесі їх буріння можуть виникнути викиди вугілля та газу у пройдену виробку, що не запобігає викидонебезпечність вугільного пласта [1, стор. 116]. Найближчим аналогом винаходу є спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК, який включає попереднє буріння ВРС з поверхні вибою виробки по пласту і подальше руйнування ПК гірських порід на вибої виробки [2, стор. 107]. Недоліком прототипу є те, що ВРС бурять не горизонтально, не паралельно між собою, не в нижній частині вугільного пласта і не піддають останній вібрації, що знижує ефективність створення зони розвантаження в привибійній частині масиву від підвищеного гірського тиску і, як наслідок, не запобігає викидонебезпечність вугільного пласта. Відомо, що раптовий викид вугілля та газу у виробку представляє собою складне фізичне явище, яке виникає в процесі гірничих робіт при визначеному поєднанні багатьох факторів, основними з яких є підвищений гірський тиск в привибійній частині масиву, газ, що знаходиться у вугільному пласті та фізико-хімічні властивості вугілля. Усунення одного з цих основних факторів, а саме підвищеного гірського тиску в при вибійній частині масиву, є запобігання раптовому викиду вугілля та газу у вироблений простір [1, стор. 3]. В основу винаходу поставлена задача створення способу запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК, що включає попереднє буріння ВРС з поверхні вибою виробки по пласту в горизонтальній площині та паралельно між собою від стінки до стінки виробки в нижній частині вугільного пласта та піддавання вугільного пласта, що знаходиться над площиною ВРС, вібрації з одночасним виміром довгочасності процесу деформації ВРС, що приводить до запобігання викидонебезпечності вугільного пласта. Поставлена задача вирішується тим, що в способі запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК, ВРС бурять горизонтально та паралельно між собою в нижній частині вугільного пласта від стінки до стінки виробки, потім вугільний пласт, що знаходиться над площиною ВРС, піддають вібрації, при цьому одночасно з цим процесом вимірюють деформацію стінок ВРС, а тривалість вібрації визначають довгочасністю процесу деформацій ВРС по діаметру, не менше 20 % від їх початкового розміру. Саме по собі буріння ВРС з поверхні вибою виробки по вугільному пласта не забезпечує 100%-ного запобігання його викидонебезпечності. Для цього необхідно вугільний пласт, що знаходиться над площиною ВРС, піддати вібрації. В присутності ВРС, які являють собою вільний простір, в процесі вібрації у вугільному пласті виникає мережа тріщин, які досягають поверхні стінок ВРС і спричинюють їх деформаційним змінам (зменшування в діаметрі), а зменшування діаметрів ВРС спричиняє просіданню вугільного пласта і, як наслідок, розвантажує привибійну частину гірського масиву від підвищеного гірського тиску і запобігає викидонебезпечності вугільного пласта. Відомі способи та пристрої піддавати вібрації вугільний пласт, наприклад [3, 4, 5], які можуть бути використані при здійсненні запропонованого способу. Сам по собі процес вібрації вугільного пласта при відсутності ВРС також не дає 100 %-ного запобігання його викидонебезпечності. Тільки при використанні пристроїв та способів для здійснення вібрації вугільного пласта, в присутності ВРС, що бурять раніше по передбачуваній схемі, забезпечується технічний результат - повне запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК. Альтернативи цьому способу поки що немає. Сумарне зусилля гірського тиску від гірських порід, що розміщені зверху вугільного пласта, не завжди збігається з вертикальною віссю виробки [6, стор. 6]. якщо вектор цього зусилля знаходиться під кутом  до вертикальної осі виробки, то для максимальної деформації стінок ВРС необхідно, щоб площина, в якій їх вибурюють, була під таким же кутом  до горизонтальної осі виробки, тобто кут між вектором деформації стінок ВРС і площиною їх буріння дорівнював 90°, але при вібрації вугільного пласта і при утворенні в ньому мережі тріщин вектор сумарного зусилля гірського тиску завжди буде вертикальним. Тому при здійсненні запропонованого способу ВРС необхідно вибурювати в горизонтальні площині. 1 UA 108176 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Паралельність ВРС необхідна для того, щоб проміжки між ними були однаковими по всій глибині від вибою виробки і до кінця свердловин, що забезпечує однакові умови для руйнування проміжків по всій глибині свердловин під дією сил гірського тиску. Величину проміжків між ВРС визначають в залежності від діаметра свердловин (чим більший діаметр свердловин, тим більший проміжок між ними) та фізико-хімічних властивостей вугілля в пласту (чим більша міцність вугілля, тим менший проміжок, чим більший коефіцієнт тертя вугілля в пласту, між пластом і покрівлею, та між пластом і ґрунтом, тим менший проміжок). Вимір деформації стінок ВРС необхідно для того щоб визначити тривалість процесу вібрації вугільного пласта. В результаті гірничо-експериментальних робіт, проведених авторами на шахті ім. Скочинського ДП "ДВЕК" м. Донецьк, установлено, що для розвантаження привибійної частини гірського масиву від підвищеного гірського тиску і запобігти викидонебезпечності вугільного пласта необхідно щоб стінки ВРС були здеформовані (зменшилися в діаметрі) не менше ніж 20 % від їх початкового розміру. Спосіб здійснюють так. Прохідницький комбайн, наприклад КСП-32 Μ конструкції Ясинуватського машинобудівного заводу, оснащають буровим станком, яким бурять по пласту горизонтальні та паралельні між собою свердловини в нижній частині вугільного пласта і одну в верхній частині. Нижні свердловини залишають порожніми, а в верхній - розмішують пристрій для здійснення вібрації вугільного пласта, наприклад уже згадані вище пристрої [3, 4, 5]. В процесі вібрації верхньої частини вугільного пласта в одній із свердловин нижньої його частини розміщують свердловинний деформометр, наприклад [7], який протарований на видачу сигналу при 20 %-ній деформації стінок ВРС по діаметру. При одержанні сигналу від свердловининного деформометра при 20 %-ній деформації стінок ВРС зупиняють процес вібрації вугільного пласта і виконують роботи по проведенню виробки прохідницьким комбайном. Джерела інформації: 1. Большинский М.И. Проведение выработок по выбросоопасным угольным пластам и породам. - М.: НИИЭИуголь, 1991. - 215 с. 2. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних явищ. Стандарт Мінвуглепрому України СОУ 101.00174088-2005. - Київ: Мінвуглепром України, 2005. - 225 с. 3. Патент України №6776, МПК E21F 5/00. Спосіб управління гідроімпульсною дією на вугільний пласт. Опубл. 12.03.12, Бюл. № 5. 4. Патент 68355 України, МПК E21F 5/00. Пристрій управління гідроімпульсною дією на вугільний пласт. Опубл. 26.03.12, Бюл. № 6. 5. А.с. СССР №1714161 А1 E21F 5/00. Пристрій для гідроімпульсної дії на гірський масив. Опубл. 23.02.92. Бюл. № 7. 6. Грицко Г.И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород. - Новосибирск: Из-во "Наука" СО АН СССР, 1976. - 188 с. 3 7. А.с. СССР №825949, МКИ Е21С 39/00. Скважинный деформометр. Опубл. 30.04.81, Бюл. № 16. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки прохідницьким комбайном, що включає попереднє буріння випереджальних розвантажувальних свердловин (ВРС) з поверхні вибою виробки по пласту, який відрізняється тим, що згадані ВРС бурять горизонтально та паралельно між собою в нижній частині вугільного пласта від стінки до стінки виробки, потім вугільний пласт, що знаходиться над площиною ВРС, піддають вібрації, при цьому одночасно з цим процесом вимірюють деформації ВРС, а тривалість вібрації визначають довгочасністю процесу деформацій ВРС по їх діаметру, які дорівнюють не менше 20 % від їх початкового розміру. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2