Спосіб висадження на викидонебезпечних пластах і шпуровий заряд для його реалізації

1. Спосіб висадження на викидонебезпечних пластах, що полягає в бурінні шпурів, їх заряджанні і почерговому висадженні шпурових зарядів з уповільненням, починаючи від центру до контуру виробки, який відрізняється тим, що шп ури, розташовані по контур у виробки, заряджають шпуровими зарядами з вибуховою речовиною через один шпур і, перед висадженням шпурових зарядів з уповільненням, підривають шпурові заряди, розташовані в шпура х, пробурених по контур у гірничої виробки і на межі контакту вугільного пласта з бічними породами, шляхом зворотного ініціювання, C2 2 (13) 1 3 78078 4 стовуваного для реалізації зазначеного способу. ше 0,2Ізар (Ізар - довжина заряду ВР). Потім у шп ур Він являє собою безперервний стовпчик з патронів досилають патрони ВР. Останнім у шпур уводять ВР, який розміщають у вибою шп ур у. Після стовппатрона-бойовика (для прямого ініціювання заряду чика в шпурі розміщають патрон-бойовик, який ВР), а простір між устям шпуру і кінцем заряду містить електродетонатор. Після патроназаповнюють набивкою завдовжки 0,5м. [див. Росибойовика - внутрішню набивку. Причому загальна нский Н.Л., Подставкин В.Н., Калиниченко И.В. довжина набивки в шпурі відповідно до Єдиних Влияние материала-наполнителя донной полости правил безпеки при підривних роботах, повинна заряда ВВ на распределение динамических набути не менше припустимої, яка дорівнює 0,5м пряжений в угольном пласте // Способы и средст[див. «Інструкція по застосуванню струcного висава создания безопасных условий тр уда в ша хта х / дження у вугільних шахта х України». МакНДІ: Сб. научных трудов МакНИИ. - Макеевка - ДонбаМакіївка - Донбас, 1994. - 46с.). сс.: МакНИИ. - 1984. - с.102-104]. Використання шпурового заряду з цією набивБуло встановлено, що використання конструккою забезпечує запобігання запалення метану й ції шпурового заряду, набивка якого розташована вугільного пилу у вибої виробок при підривних роу привибійній частині шпуру, дозволяє змінити ботах за рахунок зниження температури продуктів розподіл динамічних напруг у гірському масиві і за вибуху і збільшення часу їх перебування у вибухообсягом, і за напрямком. При цьому значно зменвій камері шпуру. шується область, у якій відбувається взаємодія До недоліків способу висадження і конструкції ударних хвиль у масиві, однак цілком ця область шпурового заряду відноситься наступне. не зникає. У результаті ініціювання патроном-бойовиком Основні недоліки відомих способу висадження шпурового заряду по ВР рухається детонаційна і конструкції шпурового заряду для його здійсненхвиля. Напрямок її руху - до вибою шп уру. Унасліня, визначених за прототип, такі. Незважаючи на док цього максимальні напруги в гірському масиві те, що набивка у вибою шпуру значно знижує навиникають у вибою шпур у, а ударна хвиля, що пруги в цій частині гірського масиву й інтерференвиникає в гірській породі, рухається всередину цію в ній ударних хвиль, частина масиву з боку масиву. Почергове висадження зарядів у шпурах бічної поверхні шнурів, піддана деформації під викликає інтерференцію ударних хвиль у глибині дією продуктів вибуху заряду ВР, що розширюмасиву, у результаті чого вони можуть підсилюваються. тися і навіть викликати явище резонансу. Оскільки При використанні відомих рішень, область висадження зарядів ВР здійснюють у викидонебедеформацій гірського масиву уздовж бічної поверзпечному гірському масиві, напружний стан якого хні шпурового заряду практично не змінюється. обумовлено нерівномірним розподілом напруг у Тому, незважаючи на деяке зменшення зони дерезультаті тектонічних процесів, то багаторазовий формації гірського масиву в привибійній частині імпульсний вплив ударних хвиль призводить до шпур у, по бічний утворюючій шпуру вона залишаутворення порушень або тріщин у гірських пороється практично незмінною. Це, у свою чергу, модах, що, у свою чергу, призводить до порушення же призвести до того, що при вибуха х шп урових рівноваги і виникненню деформацій. У залежності зарядів у шпурах, що оконтурюють або у групі від амплітуди і знака деформацій цей вплив може шпурів, що виходять за контур виробки, у резульініціювати раптовий викид вугілля, породи та газу. таті дії продуктів вибуху інтенсивність напруг у Висадження зарядів ВР служить своєрідним спопородах може перевершити «критичний» рівень і собом «активного» виклику викиду. Так, за даними викликати раптовий викид вугілля, породи й газу МакНДІ, під час стр усного висадження в шахтах Отже, недоліки прототипу, так як і аналогу, виклиДонбасу щорічно виникає від 60 до 80 викидів покати раптовий викид залишаються незмінними. У тужністю від декількох тонн до тисяч тонн (і більрезультаті чого збиток, який наносять викиди вугіше) гірської маси. Ліквідація наслідків викидів нальним шахтам, залишається великим. носить шахтам збитки, обчислювальні У основу першого винаходу поставлено заекономічним збитком більш 100млн. грн. у рік. вдання зі створення такого способу висадження Відомий також спосіб висадження зарядів ВР зарядів вибухової речовини переважно у вибоях на викидонебезпечних пластах, що полягає в бугірничих виробок, проведених по пластах і порорінні групи шп урів у вибою виробки, заряджанні їх дах, небезпечних за раптових викидах вугілля, шпуровими зарядами і висадженні. Висадження породи й газу, у якому за рахунок зміни порядку шпурови х зарядів здійснюють по черзі, за допомозаряджання й ініціювання шпурових зарядів забезгою прямого ініціювання заряду Спочатку групу печується перерозподіл концентрації напруг і дешпурови х зарядів, розташовану в центрі виробки, формацій у гірських породах усередині масиву, а потім наступні групи доти, поки не буде висаобмеженого обсягом, що руйнується, і контуром джена група шпурових зарядів по контуру виробки проведеної виробки. в гірському масиві. У основу другого винаходу поставлено заКонструкція шпурового заряду ВР для реалівдання зі створення такої конструкції шпурового зації відомого способу висадження має набивку з заряду для висадження зарядів вибухової речовиобох кінців, тобто, як в устя, так і у вибою шпуру. У ни, переважно у вибоях гірничих виробок, провепробурений шпур заряджають набивку так, щоб у дених по пластах і породах, небезпечних за рапвибою шпур у утворилася область заповнена натовими викидами вугілля, породи та газу, у якому бивковим матеріалом на весь переріз і щільністю за рахунок зміни щільності набивки у вибою шпуру більше, ніж щільність ВР (у випадку гідронабивки створюються умови, що забезпечують гасіння щільність її, відповідно, менше), довжина не більударних хвиль у гірському масиві при детонації 5 78078 6 шпурового заряду. тобто, у які розміщають заряд ВР і «пасивні», тобПерше завдання розв'язується за рахунок тото, у яких заряд ВР не розміщають. го, що в способі висадження зарядів вибухової Шпури, пробурені в кута х виробки, заряджають речовини, що полягає в бурінні шпурів, їх заряпершими, і вважають їх «бойовими», тому що ініджанні і почерговому висадженні шпурових заряціювання й умови висадження в цих шпура х зарядів з уповільненням, починаючи від центра до кондів ВР відносяться до найбільш складних умов туру виробки, відповідно до винаходу, шп ури, висадження. розташовані по контуру виробки, заряджають Шпури, розташовані з обох боків від «бойошпуровими зарядами з вибуховою речовиною чевих», не заряджають. Вони вважаються «пасивнирез один шпур і перед висадженням шпурових ми». Таким чином, «бойові» і «пасивні» шпури черзарядів з уповільненням, підривають шпурові загуються. Перед заряджанням шпурового заряду ряди, розташовані в шпурах, пробурених по контупорожнину шпур у очи щають від бурового дріб'язру гірничої виробки і на межі контакту вугільного ку. У шпур посилають спочатку ампулу гідронабивпласта з бічними породами шляхом зворотного ки 2, заповнену водою або розчином солі інгібітору ініціювання, при цьому відстань між зарядженими і окислювання метану, а потім досилають запираюнезарядженими шпурами, пробуреними по контуру чу набивку 3 - піщано-глиняний пиж довжиною 10виробки складає 0,3-0,5м, а загальний час упові15см. Після цього в шпур досилають патронльнення висадження вибухови х речовин у шп урах, бойовик 4 з електродетонатором, причому так, що розташованих усередині контуру виробки, не педінце електродетонатора спрямовано убік устя ревищує 500мс. шпур у. Потім безперервним стовпчиком у шпур Друга задача розв'язується за рахунок того, досилають пасивні патрони ВР VI класу, а вільний що шп уровий заряд для висадження зарядів вибупростір між кінцем заряду ВР і устям шпур у заповхової речовини, що містить розташовані між набинюють набієчним матеріалом на довжину не менвками стовпчик з пасивних патронів вибухової реше за 0,5м. Таким чином, заряджають усі «бойові» човини і патрон-бойовик, який примикає до них, шпури у групі, що оконтурюють виробку. відповідно до винаходу, набивку з боку привибій«Пасивні» шпури не заряджаються взагалі або ної частини шпуру виконано двохсекційною, при в них поміщають солі (порошки) інгібіторів окислюцьому щільність набивки з боку патрона-бойовика вання метану. більше щільності вибухової речовини, а з протиІнші шп ури, пробурені у вибою (врубові, дополежної сторони - менше щільності вибухової речоміжні, відбійні), що розташовані від контуру виробвини. ки до центра вибою відповідно до паспорта буроКрім того, не заряджені вибуховою речовиною підривних робіт заряджають патронами ВР і шпури можуть бути заряджені солями або їх воднабивкою так, як «бойові». ними розчинами, що є інгібіторами окислювання Відповідно до запропонованого способу висаметано- і пилоповітряних сумішей. дження, заряди ВР у «бойових» шп урах, розташоОбмеження області деформацій гірських порід ваних по контуру виробки, підривають у першу і гасіння енергії ударних хвиль за контуром масичергу за допомогою електродетонаторів миттєвої ву, що руйнується, досягається застосуванням дії. Заряди ВР, розташовані в інших групах шпурів, двохсекційної набивки, зворотного способу ініціюпідривають з уповільненням відповідно до обраної вання зарядів ВР і шпурів не заряджених ВР. Це серії електродетонаторів, які розміщають у відподозволяє знизити імовірність виникнення й розвитвідних шп урах. ку раптового викиду вугілля, породи та газу. У змішаних вибоях виробок група шпурів, ВР у На Фігурі 1 графічно наведено основні параяких підривають у першу чергу, утворює щілину метри паспорта буровибухови х робіт; на Фігурі 2 над і під вугільним пластом. У цьому випадку відконструкція шпурового заряду. стань від площини, у якій знаходяться шпури, що Запропонований шпуровий заряд містить запідриваються, до вугільного пласта повинна бути ряд вибухової речовини 1, ампули з водою (гідроне менше 0,3м. Довжина набивки привибійної часнабивку) 2, запираючу набивку 3 і патрон-бойовик тини шпуру повинна бути не менше довжини тієї 4. частини шпур у, що виходить за контур виробки. Запропонований спосіб здійснюють так. Приклад конкретного виконання способу. У вибої гірничої виробки бурять шпури. При Розглянемо запропоноване рішення на прицьому шпури, що оконтурюють виробку, бурять під кладі паспорта буропідривних робіт у вибою 2-го кутом, і вони виходять за контур виробки на довзахідного конвеєрного штреку по вугіллю й породі жину не більшу за довжину набивки, розташованої пласта h10 шахти ім. М.І. Калініна ДП "Донецьквуу вибою шпур у. гілля" (див. таблицю, у якій наведено параметри Спочатку заряджають шпури, що оконтурюють шпурови х зарядів). виробку. Причому ці шпури поділяють на «бойові», 7 78078 8 Таблиця Номер шпуру 1, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 41, 43, 45, 67, 69, 71, 75, 88 53, 54, 61, 62 39, 40, 52, 55, 60, 63, 77, 78 38, 51, 56, 59, 64, 69, 76, 91, 82, 83, 86 50, 65, 79, 80, 84, 85, 86, 87 49, 57, 58, 66 Довжина Кут нахилу шпур у, м Гризонт. Вертик. Величина заряду на шпур, гк Тип ЕД Черговість підривання 2,2 80 80 1,0 ЕДКЗ-0П 1 2,2 2,2 90 90 90 90 1,2 1,2 ЕДКЗ-ШП ЕДКЗ-4ПМ 2 3 2,2 90 90 1,0 ЕДКЗ-5ПМ 4 2,2 2,2 90 90 90 90 1,0 1,0 ЕДКЗ-6ПМ ЕДКЗ-7ПМ 5 6 У вибою штреку перерізом 24,1м 2 бурили шпури завдовжки 2,2м. Причому шп ури, що оконтурюють, тобто ті, котрі примикають до контуру виробки, бурили під кутом 80-85° таким чином, щоб частина шпур у ви ходила за контур виробки. Довжина цієї частини шпуру відповідала довжині набивки, яку розміщали в при-вибійній частини "бойових" шп урів. Після того, як шпури в кутах виробки були пробурені, їх заряджали ВР і доповнювали набійним матеріалом. Наступні - залишали не зарядженими, тобто «пасивними». А потім знову йшли «бойові», тобто, шпури чергувалися. Аналогічно здійснювали й у вибою вугільного пласта, там також крайні шпури робили «бойовими». На відміну від шпурів, що оконтурюють, всі інші - вр убові, допоміжні і відбійні є «бойовими» і їх заряджали ВР і набивкою. Після розподілу шпурів «бойові» заряджали патронами ВР і набійним матеріалом таким чином. У привибійну частину шп уру поміщали ампулу гідронабивки довжиною 0,2м, а потім досилали пижі, виготовлені з глини (1/3 частина) і піску (2/3 частини) з додаванням води. При цьому у суміші - глини і піску 80-85%, а води - 20-15%. Пиж легким рухом роздавлювали так, щоб він перекрив переріз шпуру і мав довжину 10-15см. Потім у шп ур досилали патрон-бойовик, снаряджений електродетонатором з відповідним уповільненням (0-миттєвий, 15уповільнення складає 15мс і т.д.). Дінце електро детонатора в патроні ВР направляли убік устя шпур у. Патрони ВР VI класу угленіту 10П безперервним стовпчиком досилали в шпур відразу за патроном-бойовиком. Частину шпуру, що залишилася між зарядом і його устям, заповнювали набивкою. Висадження здійснювали так, що в першу чергу вибухнули шп урові заряди ВР у шпурах, що оконтурюють виробку. У цих шпурах розміщали електродетонатори миттєвої дії. Потім по черзі підривали ВР із детонаторами інших серій уповільнення, розміщених у інши х група х шпурів. У результаті вибуху ВР у «бойових» шп урах і наявності не заряджених шп урів, по контур у виробки утворилася щілина. Вона відокремила частину масиву, що руйнується, від основного. При висадженні зарядів ВР в інших «бойових» шпурах, набивка, розміщена в привибійній частини шпуру, обмежувала дію вибуху в напрямку просування виробки, а щілина в контурі виробки - по її периметру. Таким чином, при використанні запропонованих способу висадження і шпурового заряду, руйнування гірських порід вибухом відбувається усередині обмеженого об'єму і дія ударних хвиль на напружений масив знижується і, як наслідок, знижується імовірність викиду вугілля, породи та газу, тобто підвищується безпека робіт на викидонебезпечних пластах. 9 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 78078 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601