Спосіб переходу геологічного порушення зі зміненою структурою пласта

1. Спосіб переходу геологічного порушення зі зміненою структурою пласта, що включає прогноз характеру й структури порушення, буріння контрольних шпурів, поінтервальний вимір швидкості газовиділення з них, визначення величини зони розвантаження, установлення викидонебезпечності й проведення безпосередніх робіт для переходу порушеної зони очисним вибоєм, який відрізняється тим, що визначення характеру й структури порушеної зони здійснюють шляхом буріння розвідувальних шпурів на критичній прогнозній ділянці до очікуваного порушення, після встановлення наявності факту й типу порушення виконують оцінку ступеня його викидонебезпечності, для чого здійснюють буріння не менш ніж 5 контрольних шпурів в зоні геологічного порушення, в яких у міру їхнього буріння виконують поінтервальні виміри початкової швидкості газовиділення, після встановлення ступеня викидонебезпечності порушення здійснюють його пересікання очисним вибоєм, при цьому відбій породи в зоні заміщення пласта здійснюють вибуховим методом або комбайном з дистанційним управлінням, а уточнюють місце знаходження геологічного порушення розвідувальними шпурами, які бурять з випередженням вибою, що складає не менш ніж 0,1 довжини критичної прогнозної ділянки, причому встановлення ступеня викидонебезпечності порушення здійснюють порівнюючи розміри зони розвантаження пласта в порушенні та за межами критичної прогнозної ділянки, і порушення вважають небезпечним, 2 (19) 1 3 97537 4 7. Спосіб за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що на викидонебезпечних ділянках пласта в порушених зонах при окремому висадженні в змішаному вибої відставання породного вибою від вугільного приймають таким, що не перевищує 5 м і не є меншим за 0,5 м, причому шпури для установки зарядів вибухової речовини бурять при спорудженні шпурів в породі на відстані, не меншій 0,3 м від відшарування, що утворюється після здійснення висадження, а по вугіллю - не меншій за 0,5 м. 8. Спосіб за одним з пп. 1-7, який відрізняється тим, що в шпури з вибуховою речовиною, споруджені в порушеній зоні, встановлюють забійку довжиною не менше ніж 0,5 м. Винахід належить до гірничої промисловості й може бути використаний при розробці викидонебезпечних вугільних пластів для переходу гірничим вибоєм геологічних порушень зі зміненою структурою пласта. Відомо спосіб ведення гірничих робіт у зонах уточнення потужності пласта в місцях порожнин газодинамічного явища (UA 7922 А1, 15.02.1991 & SU 1627700 А1,15.02.1991), який передбачає прогноз характеру й структури порушення, виконання безпосередніх робіт щодо переходу порушеної зони очисним вибоєм. Однак даний спосіб є недостатньо ефективним. Спосіб є достатньо трудомістким. Він не враховує ступінь викидонебезпечності і на підставі цього не передбачає зміну параметрів технології, в результаті чого відбувається невиправдане завищення його трудомісткості. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю, є відомий спосіб ведення гірничих робіт у зоні геологічних порушень (SU 1506137 А1, 07.09.1989), який включає буріння контрольних шпурів, поінтервальний вимір початкової швидкості газовиділення з них, визначення величини зони розвантаження й установлення ступеня викидонебезпечності порід перед пересіченням вибоєм порушення. Разом з цим даний спосіб не є достатньою мірою безпечним та ефективним, оскільки має недостатні оперативність і надійність прогнозу ступеня викидонебезпечності пласта в зоні порушення, не дозволяє уточнити параметри способу. В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності та безпечності переходу геологічного порушення вибоєм за рахунок підвищення оперативності й надійності прогнозу й уточнення параметрів способу. Поставлена задача вирішується тим, що відомий спосіб, який включає прогноз характеру й структури порушення, буріння контрольних шпурів, поінтервальний вимір швидкості газовиділення, визначення величини зони розвантаження, установлення викидонебезпечності порушення, доповнюється такими заходами й операціями. Розвідувальні шпури бурять з випередженням вибою, не меншим за 0,1 довжини критичної прогнозної ділянки, а ступінь викидонебезпечності порушення визначають шляхом порівняння величини зони розвантаження на еталонній ділянці пласта (непорушеній) і на порушеній. Визначення розмірів зони розвантаження пласта здійснюють нормально й паралельно лінії вибою 5-ма контрольними шпурами. При цьому порушення вважається викидонебезпечним при зменшенні зони розвантаження поблизу від нього за вимірами паралельно лінії вибою, а також при глибині безпечного виймання вугілля в порушенні або поблизу від нього, меншій за 2м. Спосіб, що пропонується, має такі основні відмітні ознаки й операції. Це буріння контрольних і розвідувальних свердловин, установлення ступеня викидонебезпечності при порівнянні величини зони розвантаження на контрольній ділянці й у порушенні та інші заходи й операції. Незважаючи на те, що деякі з наведених у винаході операцій є відомими кожна окремо, сукупність ознак, що заявляється, у дослідженій технічній та патентній літературі не виявлена. Отже, сукупність ознак, що пропонується, має «новизну». Цілком очевидно, що роботи з переходу геологічного порушення з використанням сукупності ознак, наведених у даному винаході, стають менш трудомісткими, більш безпечними й значно ефективнішими, а також підвищується стійкість виробки, отже сукупність ознак, що пропонується, спрямована й забезпечує досягнення задачі винаходу, тобто вона є суттєвою. Відносно ознак, наведених у подальших пунктах формули винаходу, то вони, що цілком очевидно з формули, спрямовані на підвищення надійності й ефективності виконання способу й можуть бути розглянуті в сукупності з ознаками основного пункту формули винаходу. Крім того, всі ознаки винаходу, що розглядається, підпорядковані одній і єдиній задачі - найбільш ефективно й у той же час безпечно здійснювати перехід вибоєм зони геологічного порушення, тобто чітко простежується єдність винаходу. Винахід має суттєві відмінності в порівнянні з прототипом та іншими способами, відомими в галузі техніки, що розглядається, і в суміжних галузях. Других відомих рішень зі схожими ознаками не виявлено. Виходячи з викладеного вище можна вважати, що рішення відповідає всім вимогам, що висуваються до винаходів. Суть винаходу виявляється за допомогою креслень, представлених на фіг. 1-5. На фіг. 1 наведено розтин по геологічному порушенню плікативного типу; на фіг. 2 - розтин декількох близько розташованих геологічних порушень; на фіг. 3 та фіг. 4 - розрахункові схеми оцінки викидонебезпечності відповідно викидонебезпечного та викидобезпечного порушення пласта; на фіг. 5 наведено схему й порядок розташування вибухових зарядів у порушенні пласта з частковим 5 заміщенням вугілля породою. На ілюстраціях наведено такі позначення: 1 - вугільний пласт, що має зміну потужності 2 в зоні заміщення вугілля породою 3, 4, 5, 6. На ділянці пласта, де лінія вибою 7 пересікає зону порушення 8, бурять 5 контрольні шпури 9, 10, 11, 12 і 13. За отриманими даними будують графіки зміни величини зони розвантаження в напрямку посування вибою 14, а також зміни величини зони розвантаження в напрямку, паралельному лінії очисного вибою 15. При виконанні вибухових робіт бурять шпури по вугіллю 16 й по породі 17. Спосіб здійснюється так. Ведення гірничих робіт у зонах геологічного порушення зі зміненою структурою пласта поділяють на три етапи: наближення до порушення, прогноз викидонебезпечності та безпосереднє пересічення порушення. На початку йде вугільний пласт 1 з нормальною структурою АОБ, потім порушення БВ, де пласт 2 змінює свою потужність за рахунок заміщення вугілля породою 3 (фіг. 1). Після порушення вугільний пласт знов має нормальну структуру. Після наближення очисного вибою до геологічного порушення й умовного прийняття довжини критичної прогнозної ділянки перед порушенням (нехай довжина цієї ділянки буде 20 м) бурять розвідувальні шпури з випередженням, що не знижується, не меншим за 0,1 довжини критичної прогнозної ділянки, тобто з випередженням не меншим за 20х0,1= 2 м. Після уточнення факту наявності, характеру, типу та структури порушення визначають ступінь викидонебезпечності порушення. Визначення ступеня викидонебезпечності порушення здійснюють шляхом порівняння величини зони розвантаження, визначеної за результатами поінтервальних вимірів початкової швидкості газовиділення з не менш ніж 3-х контрольних шпурів, пробурених на еталонній ділянці пласта АО з нормальним заляганням, розташованій до критичної прогнозної ділянки АБ, і величини, визначеної за 5-ма контрольними шпурами, пробуреними по зоні геологічного порушення ВВ на відстані 1 м один від одного. При цьому викидонебезпечним порушенням визнають таке, в якому зона розванта 97537 6 ження, визначена в порушенні, є меншою за зону розвантаження на еталонній ділянці. При веденні гірничих робіт на ділянках пласта з розташованими близько одне до одного геологічними порушеннями (фіг. 2) еталонна ділянка, розташована в порушеному пласті, може не існувати. Останнє обумовлено такими причинами. Якщо по довжині пласта мають місце, наприклад, два порушення з заміщенням вугілля породою 3, 4, 5, 6 (див. фіг. 2), то при цьому перед порушенням 6 має бути розташована критична n n прогнозна ділянка l кр.4, перед порушенням 5-l кр3, n перед порушенням 4 - l кр2 і т.д., тобто місця для розташування еталонної ділянки нормального залягання пласта перед порушенням просто немає. В цьому випадку визначення ступеня викидонебезпечності порушення здійснюють таким чином (фіг. 3 і фіг. 4). Нехай лінія вибою 7 пересікає зону початку порушення (або лінію змішувача) 8. В цьому випадку здійснюють буріння 5 контрольних шпурів глибиною 3,5 м через 1 м один від одного 9, 10, 11, 12, 13 з поінтервальними вимірами початкової швидкості газовиділення з них. За результатами вимірів визначають зміну величини зони розвантаження в напрямку підшивання вибою та зміну величини зони розвантаження в напрямку, паралельному лінії очистного вибою. Нижче наведено приклади побудування графіків й оцінки ступеня викидонебезпечності як викидонебезпечного, так і безпечного порушення. Приклади побудування графіків наведено на підставі фактичних вимірів початкової швидкості газовиділення з контрольних шпурів, які були здійснені в умовах 3-ї східної лави пласта h10 «Ливенський» шахти ім. газети «Социалистический Донбасс». Величину зони розвантаження визначали за методикою поточного прогнозу викидонебезпечності на підставі початкової швидкості газовиділення в шпур відповідно до «Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа», М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1987.-152с. Результати вимірів у першому геологічному порушенні наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Значення швидкості газовиділення, л/хвил у контрольних шпурах Величина зони розвантаження по № 1 (9, №3 (11, №4 (12, №5 (13, №2 (10, див. фіг. див. фіг. 3 і див. фіг. 3 і див. фіг. 3 див. фіг. 3 лініях, паралельних 3 і 4) очис. вибою, м 4) 4) і 4) і 4) 0-0,7 0 0 0 0 0 5,0 0,7-1,4 0,84 Сліди Сліди Сліди Сліди 5,0 1,4-2,1 2,0 0,56 0,70 Сліди 0,7 1,5 2,1 -2,8 3,86 6,00 0,70 0,84 Сліди 2,5 2,8-3,5 9,7 4,8* 3,46 9,7 2,0 0,0* Величина зони 3,5 0,0*, оскільки в 3,5 3,5 3,5 розвантаження в точці падіння 4,8 напрямку посуванл/хв, а критичне ня вибою, м значення 4,5 л/хв Інтервал буріння виміри, м 7 За наведеними в табл. 1 даними будують межі (фіг. 3) зміни величини зони розвантаження в напрямку посування вибою 14 і зміни величини зони розвантаження в напрямку, паралельному лінії очисного вибою 15. В напрямку посування вибою (фіг. 3) величина зони розвантаження, визначена за результатами вимірів величин початкової швидкості газовиділення в шпур, в шпурах № 9, 11, 12, 13 склала 3,5 м, а в шпурі № 10-0,0 м, тобто менше за глибину контрольного шпуру. В напрямку, паралельному площині вибою, величина зони розвантаження визначалася спочатку за даними буріння - виміри здійснювались у всіх тих самих п'яти шпурах на глибині 2,0-2,5 м. При цьому першим вважався вимір у шпурі № 9 на глибині 2,8-3,5 м, який склав 9,7 л/хв, а подальші по шпурах № 10, 11, 12, 13 - відповідно 4,8 л/хв, 3,46 л/хв, 9,7 л/хв, 2,0 л/хв. Величина зони розвантаження в напрямку, паралельному очисній лінії вибою відносно геологічного порушення на глибині 3,5 м, склала 0,0 м. На глибині 2,8 м величина зони розвантаження склала 2,5 м, на глибині 2,1-1,5 97537 8 м; на глибині 1,4-5,0 м, на глибині 0,7-5,0 м. Оскільки величина зони розвантаження в напрямку посування вибою в шпурі № 10 була меншою за глибину контрольних шпурів, тобто безпечна зона виймання менша за 2 м, а величина зони розвантаження на глибині інтервалу буріння (виміри 1,42,1 м) менша, ніж на глибині 2,1-2,8, геологічне порушення оцінено як викидонебезпечне. Результати вимірів у другому геологічному порушенні наведено в табл. 2. За даними вимірів, наведених у табл. 2, побудовано графіки. З графіка видно, що величина зони розвантаження по всіх контрольних шпурах (фіг. 4) в напрямку посування вибою склала 3,5 м (зона безпечного виймання не менша за 2 м), а в напрямку, паралельному очисній лінії вибою на глибині 3,5-0,0 м; на глибині 2,8-2,5 м; на глибині 2,1-5,0 м; на глибині 1,4-5,0 м; на глибині 0,7-5,0 м, тобто спостерігається збільшення розмірів зони розвантаження від 0,0 м до 5,0 м, тому дане геологічне порушення віднесено до викидобезпечних. Таблиця 2 Значення швидкості газовиділення, л/хв у контрольних шпуВеличина зони рах Інтервал буріння розвантаження по № 1 (9, №2 (10, №3 (11, №4 (12, №5 (13, виміри, м лініях, паралельних див. фіг. 3 див. фіг. 3 і див. фіг. 3 і див. фіг. 3 див. фіг. 3 і очис. вибою, м і 4) 4) 4) і 4) 4) 0-0,7 0 0 0 0 0 5,0 0,7-1,4 Сліди 0,7 Сліди 0,6 0,7 5,0 1,4-2,1 0,5 0,7 0,80 0,9 1,1 5,0 2,1-2,8 2,9 3,88 2,5 2,1 1,9 2,5 2,8-3,5 3,9 5,87 4,8 4,2 3,23 0,0 Величина зони розван3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 таження в напрямку посування вибою, м Оскільки перше геологічне порушення було віднесено до викидонебезпечних, то при його пересіканні проводяться противикидні заходи. У другому порушенні противикидні заходи не проводяться. При цьому комбайнове виймання здійснюють з дистанційним управлінням. При вибуховому методі руйнування порід у викидонебезпечному порушенні здійснюють в струшуючому режимі. Порядок і схему відбою гірської маси в зоні заміщення вугілля породами 4 наведено на фіг. 5. Шпури для ведення вибухового відбою гірської маси бурять по вугіллю 16 і по породі 17. При цьому шпури в заміщених породах при міцності породи на одновісне стискання ст>70 МПа бурять на відстані, не меншій 0,3 м один від одного, а при міцності ст