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

Реферат: Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з поверхні вибою по ходу виробки з контролем їх ефективності і подальше руйнування прохідницьким комбайном гірських порід на вибої виробки. Першу випереджальну свердловину бурять у центрі пласта по осі виробки на глибину, яка більше глибини зони підвищеного гірського тиску в при вибійній частині масиву, і в ній визначають вектор деформації стінок свердловини. Після цього в площині, перпендикулярній вектору деформації стінок свердловини, паралельно першій свердловині, підряд від неї, спочатку до однієї стінки виробки, потім до другої бурять решту свердловин на глибину, яка дорівнює глибині першої свердловини. Діаметр свердловин не більший 50 мм, а величину проміжків між свердловинами визначають залежно від діаметра свердловин, глибини залягання пласта та фізико-хімічних властивостей міцності вугілля в ньому та порід, що його містять. UA 100004 U (12) UA 100004 U UA 100004 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої галузі і може бути використаним в процесі механізованого буріння шнурів і випереджальних свердловин у викидонебезпечному вугільному пласту при проведенні в ньому підготовчих пластових виробок, як спосіб запобігання газодинамічних явищ, таких, як раптовий викид вугілля та газу у пройдену виробку. Відомий спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки прохідницьким комбайном (ПК), який включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з поверхні вибою по ходу виробки з контролем їх ефективності і послідуюче руйнування ПК гірських порід на вибої виробки [1, стор. 114]. Недоліком цього способу є те, що свердловини бурять діаметром 80-250 мм і в процесі буріння можуть виникнути викиди вугілля та газу у пройдену виробку, а в окремих випадках взагалі неможливо пробурити свердловину глибше за зону підвищеного гірського тиску в при вибійній частині масиву [1, стор. 116]. Прототипом корисної моделі є спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки ПК, який включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з поверхні вибою по ходу виробки з контролем їх ефективності і наступне руйнування ПК гірських порід на вибої виробки [2, стор. 107]. Недоліком прототипу є те, що свердловини бурять великого діаметра (80-250 мм), не паралельно одна другій, не упорядкована послідовність їх буріння, площина буріння не перпендикулярна вектору деформації стінок випереджальних свердловин, що знижує ефективність створення зони розвантаження в при вибійної частини масиву від підвищеного гірського тиску, і, як наслідок, не запобігає викидонебезпечності вугільного пласта. Відомо, що раптовий викид вугілля та газу у виробку являє 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 находиться у вугільному пласту та фізико-хімічні властивості вугілля. Усунення одного з цих основних факторів, а саме підвищеного гірського тиску в при вибійній частині масиву - є запобігання раптового викиду вугілля та газу у вироблений простір [1, стор. 3]. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки, що включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з поверхні вибою по ходу виробки, визначення вектора деформації стінок випереджальних свердловин, перпендикулярності площини їх буріння визначеному вектору, паралельності і упорядкуванню послідовності буріння, та визначенню величини проміжків між випереджальними свердловинами, при якій вони руйнуються під дією сил гірського тиску, 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, що включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з поверхні вибою по ходу виробки з контролем їх ефективності і подальше руйнування ПК гірських порід на вибої виробки, першу випереджальну свердловину бурять в центрі пласта по осі виробки, яку проводять, на глибину, яка більше глибини зони підвищеного гірського тиску, і в ній визначають вектор деформації стінок свердловини, після цього в площині, перпендикулярній вектору деформації стінок свердловини, паралельно першій свердловині, підряд спочатку до однієї стінки виробки, потім до другої бурять решту свердловин, на глибину, яка дорівнює глибині першої свердловини, при цьому діаметр свердловин не більший 50 мм, а величину проміжків між свердловинами визначають залежно від діаметра свердловин, глибин залягання пласта, фізико-хімічних властивостей вугілля в ньому та порід, що його вміщають. Буріння свердловин у викидонебезпечному вугільному пласту діаметром до 50 мм уже запобігає його викидонебезпечності, оскільки в гірничій літературі відсутні дані про факти викиду вугілля в межах потужності пласта в таких випадках. При бурінні із порожнини свердловини діаметром до 50 мм виділяються тільки газ, який міститься у вугільному пласту, і продукти механічного руйнування вугілля без динамічних проявів. Тому при здійсненні запропонованого способу використовують породоруйнівний інструмент для буріння випереджальних свердловин діаметром не більшим 50 мм. Сумарне зусилля гірського тиску від гірських порід, що розміщені зверху вугільного пласта, не завжди збігається з вертикальною віссю виробки [3, стор. 6]. Якщо вектор цього зусилля знаходиться під кутом а до вертикальної осі виробки, то для максимальної деформації стінок випереджальних свердловин необхідно щоб площина, в якій їх вибурюють, була під таким же кутом а до горизонтальної осі виробки, тобто кут між вектором деформації стінок випереджальних свердловин і площиною їх буріння дорівнював 90. 1 UA 100004 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Паралельність випереджальних свердловин 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 випереджальними свердловинами визначають залежно від діаметра свердловин (чим більший діаметр свердловин, тим більший проміжок між ними), глибини залягання пласта (чим глибше залягання, тим більше проміжок), та фізико-хімічних властивостей вугілля в пласту та порід, що його містять (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). Передбачуваний спосіб здійснюють наступним чином. Прохідницький комбайн, наприклад КСП-32М конструкції Ясинуватського машинобудівного заводу, споруджують пристроєм, який має можливість здійснювати процес механізованого буріння випереджальних свердловин у будь-якому напрямку відносно осі виробки за рахунок механізмів переміщення породоруйнівного інструмента: вперед-назад, вліво-вправо, уверх-вниз і обертальних: навколо осі виробки, навколо осі, що перпендикулярна осі виробки, і навколо осі, що перпендикулярна останній. За допомогою цього пристрою можна пробурити паралельні свердловини діаметром до 50 мм в одній площині під будь-яким кутом до вертикалі. Для визначення зони розвантаження привибійної частини пласта за параметром акустичного сигналу здійснюють поінтервальне буріння контрольних шпурів, розташування яких (діаметр та інтервали буріння) приймають аналогічно зазначеним в пунктах 6.3.6.2 і 6.3.6.3. Шпури бурять на глибину не менше ніж 3,5 м. Реєстрацію та обробку акустичних сигналів на кожному інтервалі буріння здійснюють по методиці МакНДІ по пункту 6.3.6.8 [2, стор. 40]. Першу випереджальну свердловину бурять в центрі пласта по осі виробки тому, що на її внутрішню поверхню немає впливу зі сторони стінок виробки, як опори силам гірського тиску, і в ній визначають вектор деформації її стінок за допомогою свердловинного деформометра, конструктивні особливості і принцип роботи якого наведені в [4]. Решту випереджальних свердловин бурять в одній площині, що перпендикулярна визначеному вектору деформації їх стінок, підряд від центральної, спочатку до однієї стінки виробки, потім до другої на глибину, яка більша глибини зони підвищеного гірського тиску в привибійній частині масиву, і дорівнює глибині центральної випереджальної свердловини. Суть корисної моделі пояснює креслення. На фіг. 1 показана схема розміщення випереджальних свердловин відносно вугільного пласта: 1 - вугільний пласт, 2 - стінки виробки, 3 - випереджальні свердловини, 4 - покрівля пласта, 5 - ґрунт пласта, 6 - визначений вектор деформації стінок, а - кут нахилу вектора деформації стінок випереджальних свердловин 3 від вертикалі, град., А-А - площина буріння випереджальних свердловин 3, X - величина проміжків. На фіг. 2 показано графік розподілу гірського тиску від вибою виробки в глибину масиву, де L - глибина зони підвищеного гірського тиску, γ - питома вага гірських порід, що лежать зверху вугільного пласт, кг/м, Н - глибина залягання пласта, м. На фіг. 3 показана схема буріння випереджальних свердловин в площині А-А, де б - глибина перебурювання зони підвищеного гірського тиску, яка необхідна для закінчення циклу проведення виробки, 1-8 - послідовність буріння випереджальних свердловин 3. Джерела інформації: 1. Большинский, М.И. Проведение выработок по выбросоопасным угольным пластам и породам [Текст] / М.И. Большинский, Л.А. Вайнштейн, П.О. Колесов - 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. Грицко Г.И. Эксперементально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород [Текст] / Г.И. Грицко, Б.В. Власенко. - Новосибирск: Из-во "Наука" СО АН СССР, 1976. - 188 с. 3 4. А.С 825949 СССР, МКИ Е21С 39/00. Скважинный деформометр [Текст] / Б.И. Грицаюк, Ю.А. Наливайко. 2708344/22-03; заявл. 02.01.79; опубл. 30.04.81. Бюл. № 16. - 3 с.: ил. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб запобігання викидонебезпечності вугільного пласта при проведенні в ньому підготовчої пластової виробки, що включає попереднє буріння по пласту випереджальних свердловин з 2 UA 100004 U 5 10 поверхні вибою по ходу виробки з контролем їх ефективності і подальше руйнування прохідницьким комбайном гірських порід на вибої виробки, який відрізняється тим, що першу випереджальну свердловину бурять у центрі пласта по осі виробки на глибину, яка більше глибини зони підвищеного гірського тиску в привибійній частині масиву, і в ній визначають вектор деформації стінок свердловини, після цього в площині, перпендикулярній вектору деформації стінок свердловини, паралельно першій свердловині, підряд від неї, спочатку до однієї стінки виробки, потім до другої бурять решту свердловин на глибину, яка дорівнює глибині першої свердловини, при цьому діаметр свердловин не більший 50 мм, а величину проміжків між свердловинами визначають залежно від діаметра свердловин, глибини залягання пласта та фізико-хімічних властивостей міцності вугілля в ньому та порід, що його містять. 3 UA 100004 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4