Спосіб переходу геологічного порушення зі зміненою структурою пласта

1. Спосіб переходу геологічного порушення зі зміненою структурою пласта, що включає прогноз характеру й структури порушення, свердління контрольних шпурів, поінтервальний вимір швидкості газовиділення з них, визначення величини зони розвантаження, установлення викидонебезпечності й проведення безпосередніх робіт для переходу порушеної зони очисним забоєм, який відрізняється тим, що визначення характеру й структури порушеної зони здійснюють шляхом свердління розвідувальних шпурів на критичній прогнозній ділянці до очікуваного порушення, після встановлення наявності факту й типу порушення виконують оцінку ступеня його викидонебезпечності, для чого здійснюють свердління не менше ніж 5 контрольних шпурів в зоні геологічного порушення, в яких у міру їхнього свердління виконують поінтервальні виміри початкової швидкості газовиділення, після встановлення ступеня викидонебезпечності порушення здійснюють його пересікання очисним забоєм, при цьому відбій породи в зоні заміщення пласта здійснюють вибуховим методом або комбайном з дистанційним керуванням, уточнюють місце знаходження геологічного порушення розвідувальними шпурами, які бурять з випередженням забою, що складає не менше 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, якщо зона розвантаження поблизу від порушення стає меншою. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при необхідності пересікання забоєм декількох близько розташованих порушень і неможливості порівняння розмірів зони розвантаження пласта в порушенні й за межами критичної прогнозної ділянки визначення розмірів зони розвантаження пласта здійснюють нормально й паралельно лінії забою, 2 (19) 1 3 53072 4 8. Спосіб за пп. 1-7, який відрізняється тим, що в порушеній зоні, встановлюють забійку довжиною шпури з вибуховою речовиною (ВР), споруджені в не менше ніж 0,5 м. Корисна модель відноситься до гірничої промисловості й може бути використана при розробці викидонебезпечних вугільних пластів для переходу гірничим забоєм геологічних порушень зі зміненою структурою пласта. Відомо спосіб ведення гірничих робіт у зонах уточнення потужності пласта в місцях порожнин газодинамічного явища [1], який передбачає прогноз характеру й структури порушення, виконання безпосередніх робіт щодо переходу порушеної зони очисним забоєм. 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 гаданої корисної моделі за технічною сутністю є відомий спосіб ведення гірничих робіт у зоні геологічних порушень [2], який включає свердління контрольних шпурів, поінтервальний вимір початкової швидкості газовиділення з них, визначення величини зони розвантаження й установлення ступеня викидонебезпечності порід перед пересіченням забоєм 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. Метою гаданої корисної моделі є підвищення ефективності та безпечності переходу порушення забоєм за рахунок підвищення оперативності й надійності прогнозу й уточнення параметрів способу. Поставлена у корисній моделі мета досягається тим, що відомий спосіб, що включає прогноз характеру й структури порушення, свердління контрольних шпурів, поінтервальний вимір швидкості газовиділення, визначення величини зони розвантаження, установлення викидонебезпечності порушення, доповнюється такими заходами й операціями. Розвідувальні шпури бурять з випередженням забою, 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 забою 5-ма контрольними шпурами. При цьому порушення вважається викидонебезпечним при зменшенні зони розвантаження поблизу від нього за вимірами паралельно лінії забою, а також при глибині безпечного виєму вугілля в порушенні або поблизу від нього, меншій за 2 м. Спосіб, що пропонується, має такі основні відмітні ознаки й операції. Це свердління контрольних і розвідувальних свердловин, установлення ступеня викидонебезпечності при порівнянні величини зони розвантаження на контрольній ділянці й у порушенні та інші заходи й операції. Цілком очевидно, що роботи з переходу геологічного порушення з використанням сукупності ознак, наведених у даній корисній моделі, стають менш трудомісткими, більш безпечними й значно ефективнішими, а також підвищується стійкість виробки, отже, сукупність ознак, що пропонується, спрямована й забезпечує досягнення мети корисної моделі, тобто вона є суттєвою. Відносно ознак, наведених у подальших пунктах формули корисної моделі, то вони, що цілком очевидно з формули, спрямовані на підвищення ступеня надійності й ефективності виконання способу й можуть 5ути розглянуті в сукупності з ознаками основного пункту формули корисної моделі. Крім того, всі ознаки корисної моделі, що розглядається, підкоряються одній і єдиній меті - найбільш ефективно й у той же час безпечно здійснювати перехід забоєм зони геологічного порушення, тобто чітко простежується єдність корисної моделі. Таким чином, дане технічне рішення має на меті єдність цілі й має «суттєві відмінності» в порівнянні з найближчим аналогом 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 корисних моделей. Сутність корисної моделі виявляється за допомогою ілюстрацій, представлених на Фіг.1-5. На Фіг.1 наведено переріз по геологічному порушенню плікативного типу; на Фіг.2 - переріз по 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 заміщенням вугілля породою. На ілюстраціях наведено такі позначення: 1 - вугільний пласт має зміну потужності - 2 в зоні замещения вугілля породою 3, 4, 5, 6 На ділянці пласта, де лінія забою 7 пересікає зону порушення 8, бурять 5 контрольних шпурів 9, 10, 11, 12 і 13. За отриманими даними будують графіки зміни величини зони розвантаження в напрямку посування забою 14, а також зміни величини зони розвантаження в напрямку, паралельному лінії очисного забою 15. При виконанні вибухових робіт бурять шпури по вугіллю 16 й по породі 17. Спосіб здійснюється таким чином. 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 (див. Фіг.1). Після порушення вугільний пласт знов має нормальну 5 53072 6 n структуру. Після наближення очисного забою до lкр. 4, перед порушенням 5 - ln . 3, перед порукр геологічного порушення й умовного прийняття доn вжини критичної прогнозної ділянки перед порушенням 4 - lкр. 2 і т.д., тобто місця для розташушенням (нехай довжина цієї ділянки буде 20 м) вання еталонної ділянки нормального залягання бурять розвідувальні шпури з випередженням, що пласта перед порушенням просто немає. В цьому не знижується, не меншим за 0,1 довжини критичвипадку визначення ступеня викидонебезпечності ної прогнозної ділянки, тобто з випередженням, не порушення здійснюють таким чином (див. Фіг.3 і меншим за 20×0,1 = 2 м. Після уточнення факту Фіг.4). Нехай лінія вибою 7 пересікає зону початку наявності, характеру, типу та структури порушення порушення (або лінію зміщувача) 8. В цьому випавизначають ступінь викидонебезпечності порудку здійснюють свердління 5 контрольних шпурів шення. Визначення ступеня викидонебезпечності глибиною 3,5 м через 1 м один від одного 9, 10, 11, порушення здійснюють шляхом порівняння вели12, 13 з поінтервальними вимірами початкової чини зони розвантаження, визначеної за результашвидкості газовиділення з них. За результатами тами поінтервальних вимірів початкової швидкості вимірів визначають зміну величини зони розвангазовиділення з не менш, ніж 3-х контрольних таження в напрямку підшивання вибою та зміну шпурів, пробурених на еталонній ділянці пласта величини зони розвантаження в напрямку, параАО з нормальним заляганням, розташованій до лельному лінії очистного вибою. критичної прогнозної ділянки АБ, і величини, виНижче наведено приклади побудування графізначеної за 5-ма контрольними шпурами, пробуків й оцінки ступеня викидонебезпечності як викиреними по зоні геологічного порушення ВВ на віддонебезпечного, так і безпечного порушення. Пристані 1 м один від одного. При цьому клади побудування графіків наведено на підставі викидонебезпечним порушенням визнають таке, в фактичних вимірів початкової швидкості газовидіякому зона розвантаження, визначена в порушенлення з контрольних шпурів, які були здійснені в ні, є меншою за зону розвантаження на еталонній умовах 3-ї східної лави пласта h10 «Ливенський» ділянці. шахти ім. газети «Социалистический Донбасс». При веденні гірничих робіт на ділянках пласта Величину зони розвантаження визначали за метоз розташованими близько одне до одного геологідикою поточного прогнозу викидонебезпечності на чними порушеннями (див. Фіг.2) еталонна ділянка, підставі початкової швидкості газовиділення в розташована в порушеному пласті, може не існушпур відповідно до «Инструкции по безопасному вати. Останнє обумовлено такими причинами. ведению горных работ на пластах, опасных по Якщо по довжині пласта мають місце, наприклад, внезапным выбросам угля, породы и газа», М.: 2 порушення з заміщенням вугілля породою 3, 4, ИГД им. А.А. Скочинского, 1987. – 152 с. 5, 6 (див. Фіг.2), то при цьому перед порушенням 6 Результати вимірів у першому геологічному має бути розташована критична прогнозна ділянка порушенні наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Величина зони розвантаження по лініях, Значення швидкості газовиділення, л/хвил у контрольних шпурах паралельних очис. Інтервал свердлінзабою, м ня виміри, м № 3 (11, № 4 (12, № 5 (13, № 1 (9, див. № 2 (10, див. див. Фіг.3 і див. Фіг.3 і див. Фіг.3 і Фіг.3 і 4) Фіг.3 і 4) 4) 4) 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 2,8-3,5 9,7 4,8* 3,46 9,7 2,0 0,0* 0,0*, оскільки в Величина зони роточці падіння 4,8 звантаження в на3,5 л/хвил, а крити3,5 3,5 3,5 прямку посування чне значення забою, 4,5 л/хвил За наведеними в табл. 1 даними будують межі (Фіг.3) зміни величини зони розвантаження в напрямку посування забою 14 і зміни величини зони розвантаження в напрямку, паралельному лінії очисного забою 15. В напрямку посування забою (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 - 0,0м, тобто менш за глибину контрольного шпура. В напрямку, паралельному площині забою, величина зони розвантаження визначалася спочатку за даними свердління - 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/хвил, а подальші - по шпурах № 10, 11, 12, 13 - відповідно 4,8 л/хвил, 3,46 л/хвил, 9,7 л/хвил, 2,0 л/хвил. Величи 7 53072 8 на зони розвантаження в напрямку, паралельному Результати вимірів у другому геологічному поочисній лінії забою відносно геологічного порурушенні наведено в табл. 2. шення на глибині 3,5 м склала 0,0 м. На глибині За даними вимірів, наведених у табл. 2, побу2,8 м величина зони розвантаження склала 2,5 м, довано графіки. З графіку видно, що величина на глибині 2,1 м - 1,5 м; на глибині 1,4 м - 5,0 м, на зони розвантаження по всіх контрольних шпурах глибині 0,7 м - 5,0 м. Оскільки величина зони роз(Фіг.4) в напрямку посування вибою склала 3,5 м вантаження в напрямку посування забою в шпурі (зона безпечного виєму не менша за 2 м), а в на№ 10 була меншою за глибину контрольних шпупрямку, паралельному очисній лінії забою на глирів, тобто безпечна зона виєму менша за 2 м, а бині 3,5 м - 0,0 м; на глибині 2,8 м - 2,5 м; на гливеличина зони розвантаження на глибині інтервабині 2,1 м - 5,0 м; на глибині 1,4 м - 5,0 м; на лу свердління (виміри 1,4-2,1 м) менша, ніж на глибині 0,7 м - 5,0 м, тобто спостерігається збільглибині 2,1-2,8 м, геологічне порушення оцінено як шення розмірів зони розвантаження від 0,0 м до викидонебезпечне. 5,0 м, тому дане геологічне порушення віднесено до викидобезпечних. Таблиця 2 Інтервал свердління виміри, м 0-0,7 0,7-1,4 1,4-2,1 2,1-2,8 2,8-3,5 Величина зони розвантаження в напрямку посування забою, м Значення швидкості газовиділення, л/хвил у контрольних Величина зони розшпурах вантаження по ліні№ 1 (9, №4 (12, №5 (13, ях, паралельних №2 (10, див. №3 (11, див. див. Фіг.3 і див. Фіг.3 і див. Фіг.3 і очис. забою, м Фіг.3 і 4) Фіг.3 і 4) 4) 4) 4) 0 0 0 0 0 5,0 Сліди 0,7 Сліди 0,6 0,7 5,0 0,5 0,7 0,80 0,9 1,1 5,0 2,9 3,88 2,5 2,1 1,9 2,5 3,9 5,87 4,8 4,2 3,23 0,0 3,5 3,5 Оскільки перше геологічне порушення було віднесено до викидонебезпечних,то при його пересіканні проводяться противикидні заходи. У другому порушенні противикидні заходи не проводяться. При цьому комбайновий виїм здійснюють з дистанційним керуванням. 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 σcm > 70 МПа бурять на відстані, не меншій 0,3 м один від одного, а при міцності σcm < 70 МПа - більшій за 0,45 м, причому відстань від найближчого шпура у вугіллі приймають не меншим за 0,6 м. У разі окремого відбою гірської маси в зоні порушення випередження вугільного забою відносно породного не повинно перевищувати 5 м, а відстань від шпуру для розташування в породі заряду вибухової речовини (ВР) до вугілля має бути більшою за 0,3 м. Крім того, на викидонебезпечних ділянках пласта в порушених зонах при окремому висадженні в змішаному забої відставання породного забою від вугільного приймають таким, що не перевищує 5 м і не є меншим за 0,5 м, причому шпу 3,5 3,5 3,5 ри для установки зарядів вибухової речовини (ВР) бурять при спорудженні шпурів в породі на відстані, не меншій 0,3 м від відслонення, що утворюється після здійснення висадження, а по вугіллю - не меншій за 0,5 м. Схему забою в разі окремого відбою гірської маси при пересіканні порушення наведено на Фіг.5 (переріз по А-А). Забій має вигляд ДД1 Ж1Ж ЗЗ1К1К. В наступному циклі вибій переміщується в глибину на положення Д11 - К11. При цьому відставання породного забою Ж1 Ж ЗЗ1 є не більшим за 5 м. Спосіб, що пропонується, забезпечує зниження трудомісткості й підвищення безпечності робіт. Спосіб дозволяє більш оперативно й надійно оцінювати ступінь викидонебезпечності як окремого, так і групи порушень, що чергуються, завдяки чому уточнюються параметри пересічення порушень на викидонебезпечних пластах. Список використаних джерел 1. Способ перехода полости от газодинамического явления /В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.А. Рубинский и др. - Заявлено 26.09.88. - Опубл. 15.02.91, Бюл. № 6 (аналог). 2. Способ оценки степени выбросоопасности дизъюнктивных геологических нарушений /А.А. Рубинский, М.И. Большинский, А.Г. Радченко и др. - Заявлено 24.12.86 г. - Опубл. 07.09.89 г. - Бюл. № 33 (найближчий аналог). 9 53072 10 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 53072 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601