Спосіб штучного обвалення важкообвалювальної покрівлі під час видобутку корисних копалин з підземного пласта механізованим комплексом

1 Спосіб штучного обвалення важкообвалювальної покрівлі під час видобутку корисних копалин з підземного пласта механізованим комплексом, що включає підтримання покрівлі в призабійному просторі механізованим секційним кріпленням, розвантаження секції кріплення, м пересування, розпирання секцій механізованого кріплення, підвищення опору секцій кріплення, обвалення покрівлі після вибирання смуги вугілля, який відрізняється тим, що секції кріплення вводять в режим вібрації у випадку важкообвалювальної покрівлі 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що при розробці пластів корисних копалин у випадку важкообвалювальної покрівлі секції кріплення механізованого комплексу вводять в режим вібрації з частотою (0,05 0,10) Гц та амплітудою (10 50) мм 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що при використанні механізованих гідравлічних секцій кріплення режим вібрації забезпечують періодичною зміною тиску в гідравлічній системі Винахід відноситься до гірничої промисловості і може бути використаний для примусового обвалення важкообвалювальної покрівлі під час розробки пластів корисних копалин, зокрема вугілля, у випадку складних геологічних умов Відомий спосіб примусового обвалення важкообвалювальної покрівлі (Ас СРСР №1416691, МІЖ4 Е21С37/06), що включає пробурювання свердловин, зарядку в них вибухових речовин з послідуючим торпедуванням покрівлі для її штучного обвалення Недоліком такого способу є вірогідна можливість виходу полум'я із свердловин через природні тріщини покрівлі в загазований метаном вироблений простір лави, а значить і можливість вибуху метано-повітряної суміші та вугільного пилу Крім того, значно збільшуються затрати на забезпечення такого способу примусового обвалення покрівлі та значно вповільнюється процес видобутку корисних копалин, так як на час проведення вибухових робіт очищення лави призупиняється Відомий також спосіб штучного обвалення важкообвалювальної покрівлі (патент UA №15718, МПКЛ Е21С47/18, 37/06), що включає пробурювання похилих свердловин довжиною, що перевищує довжину покрівлі, яка потребує обвалювання, заповнення цих свердловин теплопрвідним елементом, в якості якого використовують МІДНІ перфоровані трубки, встановлення пдрозатворів, заповнення свердловин холодоагентом та водою Такий спосіб дозволяє пробурювати свердловини як зверху донизу, так і навпаки внаслідок того , що в якості теплопровідних елементів використані перфоровані МІДНІ трубки, крім того, унеможливлені вибухи метано-повітряної суміші та вугільного пилу Але при цьому недоліком такого способу залишилися збільшені затрати на забезпечення такого способу примусового обвалення покрівлі та вповільненя процесу видобутку корисних копалин, оскільки залишилась необхідність пробурювання свердловин, заповнення їх мідними трубками з холодоагентом та встановлення пдрозатворів Відомий спосіб вібраційного впливу на гірські породи (патент SU №1790675, МІЖ5 Е21С41/16), що включає пробурювання в гірському масивові робочої свердловини та и обустрій,визначення основної частоти вібровпливу на гірський масив, пробурювання на віддаленні від робочої свердловини на 3-5 довжини хвилі основної частоти дода 00 ^ со 00 48348 ткових свердловин, розміщення в них невибухових пневматичних джерел коливань з орієнтуванням їх ВІСІ а напрямку дії максимальних головних напруг в масиві, збудження джерел коливань, поетапний вплив на масив на першому етапі частотою в діапазоні від 60 до 1500Гц, подачу в робочу свердловину при досягненні в масиві напруг, що дорівнюють половині руйнівних, робочої рідини з добавленням кварцового піску з розміром часток від 0,03 до 0,15мм, а також 2% поверхнево активної рідини (ПАР), послідуючою вібродією на другому етапі частотою, що дорівнює частоті коливань гірського масиву протягом часу, коли деформації стиснення змінюють деформації розтягнення, після чого переходять на частоту вібродм 150Гц і проводять нагнітання в породу зміцнюючих чи знеміцнюючих розчинів, причому процес вібродм продовжують до моменту досягнення бажаного ефекту Недоліком способу є ускладнення процесу видобування корисних копалин механізованими комплексами додатковими операціями, механізмами і системами для вібраційного впливу на важкообвалювальну покрівлю та зниження внаслідок цього безпеки праці ведення очисних робіт Найбільш близьким по суті до способу, що заявляється, є спосіб керування покрівлею (патент SU №1777622, МПК5 Е21С 41/18), що включає підтримання покрівлі в привибійному просторі механізованим секційним кріпленням, розвантаження секції кріплення, пересування її, розпирання секцій механізованого кріплення, обвалення покрівлі після вибирання смуги вугілля, підвищення опору секцій кріплення до Р=14400/Н, де Н - критична величина опускання основної покрівлі за фактором СТІЙКОСТІ оголення, яка змінюється в діапазоні потужності пластів від 0,5 до 6,0м ВІДПОВІДНО ВІД 240 до 70мм на межі привибійного простору, створення в кінцевій частині пласту об'ємного напруженого стану Причинами, що перешкоджають досягненню очікуваного технічного результату, є складність, енерго- та матеріалозатратність відомих способів, значна часова тривалість процесу знеміцнення гірського масиву та зниження внаслідок цього безпеки праці ведення очисних робіт В основу винаходу поставлено задачу під час експлуатації механізованого комплексу для видобутку корисних копалин з підземного пласту з важкообвалювальною покрівлею шляхом введення секцій кріплення в режим вібрації забезпечити підвищення безпеки праці ведення очисних робіт та збільшення ефективності розробки пластів корисних копалин Зазначена задача вирішується тим, що в способі штучного обвалення важкообвалювальної покрівлі під час видобутку корисних копалин з підземного пласту механізованим комплексом, що включає підтримання покрівлі в привибійному просторі механізованим секційним кріпленням, розвантаження секції кріплення, пересування її, розпирання секцій механізованого кріплення, обвалення покрівлі після вибирання смуги вугілля, підвищення опору секцій кріплення, згідно з винаходом секції кріплення вводять в режим вібрації у випадку важкообвалювальної покрівлі При розробці пластів корисних копалин у ви падку важкообвалювальної покрівлі секції кріплення механізованого комплексу вводять в режим вібрації з частотою (0,05 0,10)Гц та амплітудою (10 50)мм При використанні механізованих гідравлічних секцій кріплення режим вібрації забезпечують періодичною зміною тиску в гідравлічній системі На фігурах 1 та 2 зображено часові діаграми зміни тиску в системі гідродомкратів секцій механізованого кріплення з різними частотами, на фігурах 3 та 4 приведені спектральні зарактеристики часових діаграм на фігурах 1 та 2 ВІДПОВІДНО Спосіб штучного обвалення важкообвалювальної покрівлі під час видобутку корисних копалин з підземного пласту механізованим комплексом, що заявляється, включає підтримання покрівлі в привибійному просторі механізованим секційним кріпленням, розвантаження секції кріплення, пересування її, розпирання секцій механізованого кріплення, обвалення покрівлі після вибирання смуги вугілля, підвищення опору секцій кріплення, і зазначені секції кріплення вводять в режим вібрації у випадку важкообвалювальної покрівлі Секції кріплення механізованого комплексу вводять в режим вібрації з частотою (0,05 0,10)Гц та амплітудою (10 50) мм При використанні механізованих гідравлічних секцій кріплення режим вібрації забезпечують періодичною зміною тиску в гідравлічній системі Способи видобутку корисних копалин з підземного пласту механізованим комплексом, що описані в технічній літературі, включають в першу чергу монтаж в підготовленому очисному забої механізованого комплексу та налагодження його з врахуванням конкретних геологічних умов Це означає доставку складових частин комплексу в очисний забій, з'єднання ВІДПОВІДНОГО числа секцій механізованого кріплення та транспортного конвейєра між собою, встановлення видобувного комбайна на направляючій рейці, розгортання та підключення компресорної станції, регулювання зони захвату комбайна ВІДПОВІДНО ДО потужності пласта корисних копалин Подальші операції є також стандартними для механізованого видобутку корисних копалин з підземного пласту Виконуються операції очищення за допомогою комбайна, транспортування відбитих корисних мінералів вподовж очисного забою, переміщення секцій кріплення та транспортуючого пристрою одночасно чи в режимі "хвилі", зачищення (при необхідності) залишків корисних мінералів Але у випадку важкообвалювальної покрівлі, коли при переміщенні секцій кріплення не відбувається завал очищеного простору породою покрівлі, всі ВІДОМІ способи її обвалу вимагають додаткових операцій, механізмів і систем для вібраційного, термічного чи іншого впливу на покрівлю В той же час існуюча комплектність механізованого комплексу для видобутку корисних копалин з підземного пласту дозволяє без великих додаткових витрат провести вібраційний вплив на покрівлю в процесі роботи механізованого комплексу На фіг 1 приведену часову залежність одного з варіантів зміни тиску в системі вертикальних гідродомкратів механічного кріплення Ця залежність має форму меандра з періодом ТІ та амплітудою 48348 (P2-P1) За допомогою Фур'є -перетворення неважко показати, що спектр такого сигналу, показаний на фігурі 3, складається з непарних гармонічних складових, амплітуди яких достатньо повільно спадають із збільшенням номеру гармоніки Якщо збільшити частоту модуляції тиску в системі вертикальних гідродомкратів (фіг 2), збільшиться і ширина спектру сигналу (фігура 4) З вищенаведеного випливає, що використовуючи новий режим підтримання ВІДПОВІДНОГО за кону зміни тиску в системі вертикальних гідродомкратів механічного кріплення за допомогою покрівлі механічного кріплення здіиснють вібровплив на важкообвалювальну покрівлю в широкому спектрі частот, що полегшує процес обвалу породи Існуючі компресорні станції серійного виробництва з незначним доопрацюванням конструкції можуть забезпечити вібровплив з частотою (0,05 0,10)Гц та амплітудою (10 50)мм Р 4. т, 2Ті Фіг. 1 4Т, ЗТ, G(f) f F.-1/Ti 0 F, 2F, 3F, 4Fr 5F, 6F, 7F, 8Fj 9F ( IOF, UF, f Фіг. З 0 Pi І і 4 І ' I 2Т2 Т2 F2 1 1 ! ! 1 2F2 3F2 1 J . 4Т2 ЗТ, Фіг. 2 4F2 5F2 ФІГ. 4 6F3 5Т2 SF2 9F 2 48348 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71