Спосіб керування покрівлею вугільного пласта

1 Спосіб керування покрівлею вугільного пласта, який включає буріння з підготовчої виробки перед очисним забоєм в шари покрівлі свердловин, похилих вбік вугільного пласта, що відробляється, заряджання свердловин вибуховою речовиною, підривання вибухової речовини в свердловинах, який відрізняється тим, що в міру переміщення очисного забою періодично вимірюють конвергенцію гірничих порід у ПІДГОТОВЧІЙ виробці, за результатами вимірів ви Винахід відноситься до способів підземної розробки кам'яного вугілля, зокрема до способів керування покрівлею вугільного пласта, і може бути використаний для охорони підготовчих виробок на границі з виробленим простором при відробленні вугільного пласта Однією З проблем підземного вуглевидобутку є розробка ефективних способів підвищення СТІЙКОСТІ порід на кінцевих ділянках лав При цьому під кінцевими ділянками лав маються на увазі ділянки очисного забою і підготовчих виробок, які сполучаються і взаємно залежні в технологічному і геомеханічному відношеннях Як показує досвід, трудомісткість кріплення кінцевих ділянок лав на сполученнях підготовчих виробок з очисним забоєм складає приблизно половину загальних трудовитрат на кріплення порід Перспективним напрямком в охороні підготовчих виробок являється управління геомеханічними процесами деформування гірничого масиву на ДІЛЯНЦІ сполучення лави з підготовчими виробками Так, відомий спосіб керування покрівлею вугільного пласта, зокрема покрівлею, що трудно руй значають динамічну складову опорного тиску, виділяють основні гармоніки динамічної складової опорного тиску, ідентифікують указані гармоніки з шарами покрівлі, по характеристиках гармонік визначають активність ВІДПОВІДНИХ їм шарів покрівлі в формуванні динамічної складової опорного тиску, а буріння свердловин виконують в шари покрівлі, найбільш активні в формуванні динамічної складової опорного тиску 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що виділення основних гармонік виконують методом гармонійного аналізу динамічної складової опорного тиску 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що ідентифікацію гармонік з шарами покрівлі виконують по частоті гармонік 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що активність шарів покрівлі в формуванні динамічної складової опорного тиску визначають по амплітуді ВІДПОВІДНИХ їм гармонік нується, по опису винаходу до авторського свідоцтва СРСР №875043, МКВ 3 Е21С41/04, заявлено 22 січня 1980р 3 підготовчої виробки за монтажною камерою паралельно лінії очисного забою бурять віяла вибухових свердловин Свердловини бурять за допомогою бурового устаткування, що випускається серійно і застосовується для торпедуванні крівлі Параметри закладення свердловин розраховують по відомим методикам Свердловини заряджають вибуховими зарядами і до початку очисних робіт роблять підривання свердловин Спосіб дозволяє знизити динамічні навантаження па ПІДГОТОВЧІ виробки Загальними ознаками способу, що заявляється, з указаним аналогом являються буріння з підготовчої виробки перед очисним забоєм в крівлю свердловин, похилих вбік вугільного пласта, що відробляється, заряджання свердловин вибуховою речовиною, підривання вибухової речовини в свердловинах В указаному способі, буріння свердловин в крівлю вугільного пласта з наступним підриванням в них зарядів вибухової речовини, тобто «торпе О ю (О ю 56950 ного пласта з наступним підриванням у них зарядів вибухової речовини, тобто «торпедування» шарів покрівлі, виконують без урахування характеру впливу окремих шарів покрівлі на підготовчу виробку, що в більшості випадків приводить до невиправданого завищення витрат на буропідривні роботи В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу керування покрівлею вугільного пласта, в якому за рахунок особливостей виконання технологічних операцій забезпечується зменшення обсягів буропідривних робіт без зниження ефективності охорони підготовчої виробки Поставлена задача вирішується тим, що в способі керування покрівлею вугільного пласта, що включає буріння з підготовчої виробки перед очисним забоєм в шари покрівлі свердловин, похилих вбік вугільного пласта, що відробляється, заряджання свердловин вибуховою речовиною, підривання вибухової речовини в свердловинах, згідно винаходу, в міру переміщення очисного забою періодично вимірюють конвергенцію гірничих порід в ПІДГОТОВЧІЙ виробці, за результатами вимірів визначають динамічну складову опорного тиску, виділяють основні гармоніки динамічної складової опорного тиску, ідентифікують зазначені гармоніки з шарами покрівлі, по характеристиках = г, /sina H + -i гармонік визначають активність ВІДПОВІДНИХ їм шарів покрівлі в формуванні динамічної складової Де опорного тиску, а буріння свердловин виконують в п шари покрівлі, найбільш активні в формуванні динамічної складової опорного тиску 11 = - сумарна потужність п шарів, що відсікаються, Перераховані ознаки складають сутність винаа, і +1 - кут між і-ою і (і+1) свердловинами, ходу (Xj - кут нахилу ьоі свердловини до вугільного Доцільно виділення основних гармонік у динапласта, мічній складовій опорного тиску виконувати з заг, - максимальний радіус зони здрібнювання стосуванням методу гармонійного аналізу порід у 1-ому шарі крівлі Доцільно також виконувати ідентифікацію гарЗазначене співвідношення визначає умови монік з шарами покрівлі по частоті гармонік проходження кожної наступної свердловини через Також доцільно активність шарів крівлі у форточку перетинання зони здрібнювання порід від муванні динамічної складової опорного тиску випопередньої свердловини з верхньою площиною значати по амплітуді ВІДПОВІДНИХ їм гармонік нашарування нижче розташованого шару покрівлі Істотні ознаки способу, що заявляється, знаКожну свердловину заряджають вибуховою ходяться в причинно-наслідковому зв'язку з техніречовиною Заряди вибухової речовини в кожній чним результатом, що досягається, (зменшення свердловині розташовують з зсувом в глиб масиву обсягів буропідривних робіт без зниження ефективбік верхньої площини нашарування ВІДПОВІДНОГО вності охорони підготовчої виробки) шару покрівлі Підривають заряди в свердловинах Періодичний вимір конвергенції гірських порід При цьому утворяться зони здрібнювання порід з у ПІДГОТОВЧІЙ виробці в міру переміщення очисного максимальними радіусами в точках перетинання забою, визначення за результатами вимірів динауказаних зон з верхніми площинами нашарування мічної складової опорного тиску, виділення основВІДПОВІДНИХ шарів покрівлі них гармонік динамічної складової опорного тиску, В результаті виконання указаних операцій заідентифікація зазначених гармонік з шарами покрібезпечується відсікання покрівлі очисного забою влі, визначення активності шарів покрівлі в форвід покрівлі підготовчої виробки, що знижує динамуванні динамічної складової опорного тиску по мічний вплив покрівлі вугільного пласта на підгохарактеристиках ВІДПОВІДНИХ їм гармонік, виконантовчу виробку ня буропідривних робіт тільки в шарах, які найбільш активно виявляють себе в формуванні диЗагальними ознаками способу, що заявляєтьнамічної складової опорного тиску, дозволяє ся, з прототипом являються буріння з підготовчої диференційовано оцінити геомеханічні особливосвиробки перед очисним забоєм в шари покрівлі ті кожного шару покрівлі, оцінити активність шарів свердловин, похилих вбік вугільного пласта, що в формуванні динамічної складової опорного тисвідробляється, заряджання свердловин вибуховою ку, вибірно відносно шарів покрівлі виконати буроречовиною, підривання вибухової речовини в свепідривні роботи і, тим самим, забезпечити зменрдловинах шення витрат на буропідривні роботи без В указаному способі охорони підготовчої визниження ефективності охорони підготовчої вироробки буріння свердловин в шари покрівлі вугільдування» покрівлі, виконують без урахування особливостей геомеханіки покрівлі (наявність шарів з різними геомеханічними характеристиками, ступінь динамічного впливу окремих шарів на ПІДГОТОВЧІ виробки, тощо), що приводить до невиправданого завищення витрат на буропідривні роботи Як прототип вибрано спосіб охорони підготовчої виробки в шаруватому середовищі, відомий по опису винаходу до авторського свідоцтва СРСР 5 №1642008, МКВ Е21С41/18 пріоритет від 10 березня 1989р Сутність указаного способу полягає в наступному З підготовчої виробки перед очисним забоєм в шари покрівлі бурять свердловини, похилі вбік вугільного пласта, що відробляється Число свердловин дорівнює числу шарів крівлі, що відсікаються Свердловини розташовують віялом в площині, перпендикулярній вугільному пласту Кожну свердловину проходять з перебуром ВІДПОВІДНОГО шару крівлі Першу від вугільного пласта свердловину бурять під кутом 40 - 50 градусів відносно вугільного пласта Наступні свердловини бурять під кутом до першої свердловини, який вибирають із співвідношення 56950 активні в формуванні динамічної складової опорного тиску В умовному прикладі, показаному на Нижче приводиться докладний опис способу, Фіг 2, найбільш активними в формуванні динамічщо заявляється, з посиланнями на креслення, на ної складової опорного тиску є шари 3, 4 (їх сумаяких приведені рна доля в формуванні динамічної складової опоФіг 1 Схема розробки вугільного пласта з охорного тиску перевищує 80%) роною підготовчої виробки на границі з виробленим простором Далі, перед очисним забоєм 2, з підготовчої Фіг 2 Основні гармоніки шарів покрівлі (умоввиробки 1 бурять свердловини 11 в породи покрівний приклад) лі Свердловини 11 бурять віялами Число свердловин 11 в кожному ВІЯЛІ приймають рівним числу Фіг 3 Приклад розташування свердловин і зашарів порід покрівлі, що відсікаються Буріння сверядів, розріз А-А на фіг 1 рдловин 11 виконують в шарі покрівлі, найбільш Спосіб здійснюють таким чином активні в формуванні динамічної складової опорПідготовчу виробку 1 підтримують за очисним ного тиску В умовному прикладі свердловини 11 забоєм 2 Безпосередня покрівля вугільного пласбурять в шари 3, 4 В залежності від фізикота представлена шарами 3, 4, 5 з площинами намеханічних властивостей порід кожного шару, типу шарування 6 і 7 між ними (див Фіг 1, Фіг 2) і маси вибухової речовини, діаметра свердловини В міру переміщення очисного забою 2 періпо відомих методиках визначають радіус зони одично вимірюють конвергенцію гірничих порід в здрібнювання порід навколо свердловини для коПІДГОТОВЧІЙ виробці 1 Виміри роблять по відомим жного шару Першу від вугільного пласта свердлометодикам з застосуванням відомих вимірювальвину 11 бурять під кутом 45 градусів до вугільного них засобів За результатами вимірів визначають пласту з перебуром першого шару 3 порід покрівлі динамічну складову опорного тиску Наступну свердловину 11 бурять під кутом до Виділяють ОСНОВНІ гармоніки динамічної склапершої, який визначає умови проходження настудової опорного тиску, застосовуючи ВІДОМІ прийопної свердловини 11 через точку перетинання зоми і методики гармонійного аналізу періодичних ни здрібнювання порід від попередньої свердлозалежностей Для ілюстрації особливостей спосовини 11 з верхньою площиною нашарування 6 бу на Фіг 2 показаний умовний приклад виділення нижче розташованого шару порід покрівлі трьох основних гармонік 8, 9, 10 бки Далі ідентифікують виділені гармоніки 8, 9, 10 з шарами покрівлі вугільного пласта Для ідентифікації гармонік з шарами покрівлі використовують відому закономірність періодичності обвалення шарів покрівлі в залежності від їх розташування відносно вугільного пласта, що відробляється періодичність обвалення шарів крівлі знижується в міру віддаленості шарів покрівлі від вугільного пласта, що відробляється Таким чином, по частотам гармонік можлива їх ідентифікація з шарами покрівлі В умовному прикладі показаному на Фіг 2, гармоніка 8 відповідає шару 3, гармоніка 9 відповідає шару 4, гармоніка 10 відповідає шару 5 Визначають активність шарів покрівлі 3, 4, 5 в формуванні динамічної складової опорного тиску по характеристиках ВІДПОВІДНИХ їм гармонік При цьому виходять з об'єктивного факту, що активність конкретного шару покрівлі в формуванні динамічної складової опорного тиску визначається величиною амплітуди гармоніки, яка відповідає даному шару покрівлі Зіставляючи амплітуди гармонік шарів покрівлі, визначають шари, найбільш Фіг. 1 Далі заряджають свердловини 11 вибуховою речовиною 12 Заряди вибухової речовини 12 в кожній свердловині 11 зміщують в глиб масиву вбік верхньої площини нашарування(6, 7) ВІДПОВІДНОГО шару покрівлі Підривають заряди 12 в свердловинах 11, починаючи з першої від вугільного пласта свердловини 11 При цьому навколо свердловин 11 формуються зони здрібнювання порід вибухом При бурінні свердловин 11 необхідно враховувати те, щоб границі зон зруйнованих порід не знаходилися над підготовчою виробкою 1 В противному випадку кут нахилу першої свердловини 11 до вугільного пласта необхідно зменшити Диференційована оцінка геомеханічних особливостей кожного шару крівлі, оцінка активності шарів у формуванні динамічної складової опорного тиску, дозволяють вибірково, відносно шарів покрівлі, виконати буропідривні роботи і, тим самим, забезпечити зменшення витрат на буропідривні роботи без зниження ефективності охорони підготовчої виробки Фіг. 2. 56950 A-A '///////////////////////////////////Л Фіг. 3. її Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24