CS204334B1

CS204334B1 - Method of squeezing the retarded rock overhangs and decreasing the tension in the extracted deposit

Info

Publication number: CS204334B1
Application number: CS623078A
Authority: CS
Inventors: Karel Bubik; Bohumil Hruzik
Original assignee: Karel Bubik; Bohumil Hruzik
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1981-04-30

Description

Vynález se týká násilného rozrušování a zavalování stropních horninových převisů pomocí trhací práce realizované v předpolí díla v pásmu nejintenzívnšjšlch projevů horských tlaků na styku sloje s okolními horninami.The invention relates to forcible disruption and overburdening of ceiling rock overhangs by means of blasting work carried out in the foreground of the work in the zone of the most intense manifestations of mountain pressures on the contact of the seam with the surrounding rocks.

Nedochází-li v závalových prostorách stěnových porubů k pravidelnému, samovolnému porušování nadložních hornin a k tvorbě závalového horninového polštáře, má to zákonitě za následek zvýSení napětí v dobývaném ložisku se všemi doprovodnými nepříznivými důsledky, jako je např. výskyt průtrží plynů a uhlí, horských otřesů, neřízených závalů apod. V hornické praxi se snažíme těmto nebezpečným projevům horských tlaků předcházet, např. včasným rozrušením opožďujících se stropních převisů v bezprostředním i vyšším nadloží pomocí trhacích prací, Mejběžnějším provozním způsobem likvidace závalových stropních převisů nebezpečných napětí v pilíři a vyrubaných prostorách je takzvaná technologie rozrušování trhací práce krátkými vrty maximálně 1,5 až 2 m v nadložních vrstvách za zálomovou hranou. Provozní zkušenosti ukazují, že používané vrtací zařízeni pro vrtání dovrchnich vrtů, tj. zpravidla ručním přítlakem ovládaná vrtací kladiva a omezený pracovní prostor, především v menších mohutnostech slojí, ale i jiné nedokonalosti technického rázu, nedovoluji zhotovit vrty potřebného sklonu, případně i délky. Navíc je to technologie časově značně náročná, a proto zcela zákonitě brzdí vlastní efektivní proces dobýváni, zejména v průtržových a otřesových slojích, kde rozsah těchto pracovních operací je dost značný, nehledě k tomu, že je zatím technicky nedořešena a prakticky nepoužitelná v porubech s posuvnou výztuží apod. Protože se zjistilo, že tento způsob prevence nezajišťuje požadovanou destrukci bezprostředního i vyššího nadloží, přistoupilo se v poslední době, zejména v pevných horninách a otřesově velmi nebezpečných slojích k technologii odlehčovací a rozrušovací trhací práce dlouhými vrty. Dlouhé vrty se v tomto případě zakládají do stropu bu5 z chodeb rovnoběžně s porubní frontou v průměru kolem 40 až 50 m délky nebo z udržovaného porubníhoIf there is no regular, spontaneous breakage of overburden rocks and the formation of a caving rock in the crevasses of the wall faces, this inevitably results in an increase in stress in the mined deposit with all the associated adverse consequences, such as occurrence of gas and coal bursts, mountain shocks, In mining practice, we try to prevent these dangerous manifestations of mountain pressures, eg by timely disruption of delayed overhangs in the immediate and higher overburden by blasting works. The most common operational method of liquidation of overhangs breaking of blasting work by short bores of maximum 1.5 to 2 m in the overlying layers behind the edge. Operational experience shows that the drilling equipment used for drilling the top boreholes, ie usually hand-operated drilling hammers and limited working space, especially in the smaller cardinality of seams, but also other technical imperfections, do not allow drilling of the required inclination or length. Moreover, the technology is very time consuming and therefore inherently hinders its own effective mining process, especially in rupture and shaking seams, where the scope of these operations is quite considerable, despite the fact that it is not yet technically solved and practically unusable in sliding faces with sliding Since it has been found that this method of prevention does not ensure the required destruction of immediate and higher overburden, recently, especially in solid rocks and shocks very dangerous seams, the technology of lightening and disturbing blasting work by long boreholes has been applied. In this case, long boreholes are laid into the ceiling either from the corridors parallel to the face front, on average about 40 to 50 m in length, or from the maintained face.

204334 2 ' prostoru směrem nad závalový prostor délky 5 až 30 m. Úhel sklonu k rovině sloje bývá podle toho rovněž znaěně proměnlivý, z chodeb nejfiastšji 20 až 30°, z rubání kolem 60°. Průměr vrtu se pohybuje v našich podmínkách mezi 56 až 93 mm. Množství trhaviny kolísá mezi 40 až 300 i více kg na vrt, a to v závislosti od průměru, délky vrtů a samozřejmě lokalizace vrtů vzhledem k porubní frontě apod. Obecná snaha provádět rozrušovací trhací práci dlouhými vrty z jiných důlních děl než vlastního udržovaného prostoru, se vyznačuje oproti vrtům založeným z rubání řadou předností. Výhody technologie dlouhých vrtů souběžných s porubní frontou spočívají prakticky v nezávislém uspořádání všech dílčích operací na vlastní organizaci práce v porubu. Jejím nedostatkem je však skutečnost, že může být efektivně použita jen u krátkých a středně dlouhých porubů, což je motivováno mimo jiné např· tím, že dosah účinnosti odlehčení, při proměnlivé a prodlužující se vzdálenosti vrtů od roviny sloje, je v dlouhých porubech značně rozdílný. Dalším vážným nedostatkem trhací práce dlouhými vrty v nadloží je obtížnost jejich nabíjení, zejména u vrtů strmě založených,jaké nutno vrtat z udržovaného prostoru v rubání, ale také u vrtů založených Z důlních chodeb, pro jejich relativně velkou délku. Známá způsoby mechanizovaného nabíjení dovrchních vrtů nezaručují totiž potřebnou kontinuitu a neporušenost sloupce nálože trhaviny ve vrtu apod. Stejně obtížné je zajišťování spolehlivé a bezpečné adjustace nálože trhaviny a stanovení kvalitní ucpávky, která má z titulu možností nahromadění CH^, zejména u vrtů z udržovaného porubního prostoru, mimořádný význam. Značné potíže v tomto směru se též vyskytují např. při větším přítoku vody do vrtu apod. Kromě toho existuje u dlouhých vrtů založených z prostorů porubu a směrovaných ha závalovou stranu potenciální nebezpečí přímé, prakticky nekontrolovatelné komunikace vybuchující trhaviny se zaplynovanými závalovými prostorami.a dutinami, a tím i nebezpečí zapálení metanu.The angle of inclination to the plane of the seam is accordingly also highly variable, from the passages at most 20 to 30 [deg.], From the excavation around 60 [deg.]. The diameter of the borehole varies between 56 and 93 mm. The amount of explosive varies between 40 and 300 kg or more per well, depending on the diameter, length of the wells and, of course, the location of the wells with respect to the face front, etc. The general effort to carry out disturbing blasting with long wells from other mines than features a number of advantages over drilling holes. The advantages of the technology of long boreholes parallel to the front face consist in virtually independent arrangement of all partial operations to the actual organization of work in the face. However, it has the disadvantage that it can only be used effectively for short and medium-long coats, which is motivated, inter alia, by the fact that the range of lightening efficiency, with varying and increasing distances of boreholes from the seam plane, . Another serious drawback of blasting operations with long overburden boreholes is the difficulty of charging them, especially for steeply-drilled boreholes, such as drilling from a well-kept mine, but also for boreholes based on mine corridors, for their relatively long length. The known methods of mechanized charging of the top boreholes do not guarantee the necessary continuity and integrity of the explosive charge column in the borehole etc. It is equally difficult to provide reliable and safe adjustment of the explosive charge and to determine a quality seal which has CH ^ accumulation. , extraordinary importance. Significant difficulties in this direction also occur, for example, in the case of larger water inflow into the well, etc. In addition, there is a potential danger of direct, practically uncontrollable, explosive explosion communication with gassed flood cavities, and thus the danger of methane ignition.

Pro tyto velmi závažné a obtížně řešitelné technologicko-bezpečnostní nedostatky trhací práce dlouhými vrty vychází předkládané řešení z použiti trhací práce krátkými, případně středně dlouhými vrty, založenými do předpolí rubání nebo čelby chodby v podloží, respektive nadloží ložiska, směrovanými nejkratší cestou přímo do prostoru horské tlaková klenby důlního díla. Toto řešení vychází z teoretická úvahy o vzájemné kontinuitě, tj. spojení podložní a nadložní větve horské tlakové klenby, které mají rozhodující vliv na horně mechanici stav masívu, v celé šíři od předpolí porubu přes prostor zajištěný výztuží až do nejzaěěl' části závalové oblasti a je podloženo experimentálními výsledky a poznatky, spolehlivě dokumentujícími intenzívní destrukci horského masívu působením tlakové klenby v době oscilace její polohy, tj. při takzvaném putování klenby, čili praktickém využití přeměněná polohová energie v energii kinetickou. Ukazuje se, že pro likvidaci stropních převisů se zálomovou hranou a snížení napětí mnohdy nepostačuje ani takzvaný odpal velkého rozsahu, tj. energie výbuchu, kterou poskytují např. 300 až 500 kg nálože trhaviny ve vrtech, pokud odpal provádíme v pásmu, kde dosah seismických projevů trhací práce na uplatnění oscilace a destrukčních prací samotná horská tlakové klenby v nadloží je malý, případně téměř žádný.For these very serious and difficult technological-safety shortcomings of blasting works by long boreholes, the present solution is based on the use of blasting work by short or medium-length boreholes, based on the clearing or face of the corridor. pressure vaults of the mine work. This solution is based on the theoretical consideration of mutual continuity, ie the connection of the overburden and overburden branch of the mountain pressure vault, which have a decisive influence on the upper mechanics of the massif state, in the whole width from based on experimental results and knowledge, reliably documenting the intensive destruction of the mountain massif by the pressure vault at the time of its oscillation, ie during the so-called vaulting of the vault, or in practical use, the converted positional energy into kinetic energy. It turns out that even the so-called large-scale launch, ie the energy of explosion provided by eg 300 to 500 kg of explosive charges in boreholes, is often insufficient for liquidation of ceiling overhangs with a tapered edge and voltage reduction. blasting work on the application of oscillation and destructive works the mountain pressure vaults in the overburden itself is small or almost none.

Naproti tomu cíleně zaměřené praktické zkoušky ukázaly, že závalový polštář potřebná výšky a rozsahu můžeme daleko snadněji zajistit např. vhodně a pravidelně prováděnou trhací prací v samotném uhelném-pilíři nebo jeho těsné blízkosti, a to i při podstatně menší spotřebě trhavin. V této souvislosti se také zjistilo, že k nejintenzivnější oscilaci klenby, a tím i ke zcela zjevnému porušení nadložnlch hornin dochází zejména při silná seismická aktivitě vyvolané trhací prací, prováděné přímo v pásmu uplatnění nejintenzívnějších projevů horských tlaků na styku sloje s okolními horninami v předpolí díla. Pro realizaci sledovaného záměru, tj. vytvoření závalového polštáře, a tím i odlehčení pilíře podle předloženého návrhu, je možno zakládat vrty bud nejkratší cestou šikmo přes uhelný.celík do podloží sloje, případně přímo šikmo pod pilíř do podloží sloje nebo svisle do počvy. Praxe ukazuje, že účinek seismických projevů, a tím i destrukce a podmínky spouštěni stropních vrstev jsou v těchto polohách velmi dobrá. Rozteč a dálka vrtů, množství trhaviny a délku ucpávky ve vrtech nutno dimenzovat tak, aby po odpalu nedošlo k výhozu ucpávky ani uvolnění horniny kolem vrtu, aby však seismický účinek byl pro dané podmínky optimální. Jen takto je možno Zajistit požadovaný destrukční efekt odpalu, a tím i tlakové odlehčení pilíře. Bylo zjištěno, že délka vrtu s maximálními účinky rozrušeni by se měla podle místních geologicko-pro3 vozních podmínek pohybovat mezi 3 až 6 m. V pevných a velmi pevných horninách může být délka kratSÍ a rozteč vrtů delší než v polohách méně soudržných hornin.On the other hand, targeted practical tests have shown that the cave cushion of the required height and extent can be much more easily ensured, for example by properly and regularly performing blasting work in the coal-pillar itself or in its close proximity, even with considerably less explosive consumption. In this context, it was also found that the most intense vault oscillation and thus obvious overt failure of overlying rocks occurs especially in the case of strong seismic activity induced by blasting, carried out directly in the zone of application of the most intense manifestations of mountain pressures . In order to realize the pursued intention, ie to create a cave pillow and thus to relieve the pillar according to the present proposal, it is possible to set boreholes either by the shortest way obliquely through the coal bed to the bed or into the bed. Practice has shown that the effect of seismic manifestations, and thus the destruction and conditions of lowering the ceiling layers, are very good in these positions. The spacing and distance of the boreholes, the amount of explosive and the length of the seal in the boreholes must be dimensioned in such a way that, after launching, the seal is not ejected or the rock around the borehole is not released. Only in this way is it possible to ensure the required destructive effect of the launch, and thus the pressure relief of the pillar. It has been found that the length of the borehole with maximum disturbance effects should be between 3 and 6 m depending on local geological-operating conditions. In solid and very solid rocks the length may be shorter and the borehole pitch longer than in less cohesive rocks.

Navržené technologické řešení, zejména však alternativa zakládání vrtů do počvy, se vyznačuje oproti stávajícím postupům především těmito přednostmi bezpečnostního a technologického rázu: vrty, zakládané přes uhelnou sloj do jejího podloží je možno v měkkých přilehlých vrstvách provést snadno a rychle zařízením pro vrtání v uhlí. Vrty běžných průměrů a kratší délky lze zhotovit rychle a poměrně pohodlně, např. i ručně. Při použití vodního výplachu nedochází u úpadních vrtů k nepříjemnému smáčení oděvů vrtačů apod. Souběžné použití několika lehčích ručních vrtaček s pneumatickými podpěrami dovoluje podstatně zkrátit tuto namáhavou pracovní operaci. V tomto případě odpadá též zdlouhavá instalace a příprava vrtacího zařízení, nezbytná u těžkých sloupových vrtacích souprav pro vrtání dlouhých vrtů, pro kterou musí být zpravidla vyhrazeno několik směn. Není nebezpečí odpalu trhaviny ve vrtu s výskytem přímých komunikaci se zaplynovanými závalovými prostorami, jako v případě vrtů za závalovou hranou. Navržená technologie dovoluje snadnější, bezpečné a hezztrátové nabíjení vrtů jakoukoliv trhavinou klasickými způsoby, což u dovrchních a zejména strmých vrtů není prakticky možné. Na dolech bez nebezpečí výbuchu metanu je možno v tomto případě nabíjet vrty i levnějšími sypkými trhavinami při podstatně nižších finančních nákladech. Na rozdíl od dovrchních vrtů je možno bezpečně zasunout adjustovanou náložku na určené místo vývrtu v souladu s platnými bezpečnostními předpisy. Navržený postup dovoluje pohodlné a zcela spolehlivé utěsňování vrtů ucpávkou, bezpečné stanovení její délky a polohy ve vrtu. Možnost použití vody jako ucpávky nebo kombinované vodní a pískové ucpávky se příznivě promítne, zejména na zvýšení bezpečnosti a účinnosti trhací práce při dokonalém vytěsnění všech takzvaně mrtvých prostorů vývrtu vodou a přímém působení zplodin výbuchu trhaviny na nestlačitelné těsnicí médium. Protože vrty založené v předstihu díla do podloží sloje vykazují daleko větší těsnost vůči okolní atmosféře, je též seismický účinek a dosah destrukční práce větší. Z toho, ale i z výše uvedených důvodů je možno oproti vrtům dovrchním podstatně zkrátit jejich délku, případně i průměr při dokonalejším, tj. maximálně . možném využití jejich efektivní délky, zejména budou-li vrtány co nejblíže maximálních tlakových projevů horské tlakové klenby a napříč uložení vrstev. Vrtání vrtů v podloží sloje pro spouštění závalových stropních převisů je z titulu možnosti ohrožení pracujících pádem hornin bezpečnější, nebol na rozdíl od vrtání v závalových prostorách provádí se pod dobře zajištěným stropem. Protože vlastní trhací práce se provádí v podložních horninách, nedochází k přímému porušení stropních hornin účinkem výbuchu trhavin, což je zvlášl důležité v takových geologických podmínkách, kde pod pevnými celistvými horninami se nachází málo soudržná vrstva bezprostředního nadloží sloje. Předkládané řešení zajišluje dokonale průběžně střihové porušení stropních vrstev na požadovanou výšku podél tlakové klenby tvorbou rysů.The proposed technological solution, in particular the alternative of laying the boreholes into the leg, is characterized by the following advantages of safety and technological nature compared to the existing processes: boreholes inserted through the coal seam into its subsoil can be easily and quickly carried out by the coal drilling device. Drills of common diameters and shorter lengths can be made quickly and relatively comfortably, eg manually. The use of water irrigation does not cause unpleasant wetting of drill garments in drilling wells, etc. Simultaneous use of several lighter hand drills with pneumatic supports allows to significantly shorten this strenuous working operation. In this case, the lengthy installation and preparation of the drilling equipment necessary for heavy column drilling rigs for drilling long wells is also dispensed with, as a rule several shifts must be reserved. There is no danger of detonating a explosive in a borehole with the occurrence of direct roads with gassed cave spaces, as in the case of boreholes beyond the cave edge. The proposed technology allows easier, safe and nice loss charging of boreholes in any explosive way, which is practically not possible in upper and steep boreholes. In mines without the risk of methane explosion, it is possible in this case to charge wells with cheaper bulk explosives at significantly lower financial costs. Unlike overhead boreholes, the adjusted charge can be safely inserted into the designated borehole location in accordance with applicable safety regulations. The proposed procedure allows for comfortable and completely reliable sealing of boreholes with a seal, safe determination of its length and position in the borehole. The possibility of using water as a seal or a combined water and sand seal has a positive effect, in particular to increase the safety and efficiency of blasting work by perfectly squeezing out all the so-called dead bore chambers with water and directly exposing explosive explosion products to the incompressible sealing medium. Since the boreholes established in advance of the work in the bed of the seam exhibit much greater tightness to the surrounding atmosphere, the seismic effect and the reach of destructive work are also greater. For this reason, but also for the above-mentioned reasons, it is possible to significantly shorten their length, or even the diameter at better, ie maximum, compared to the upper boreholes. possible use of their effective length, especially when drilling as close as possible to the maximum pressure manifestations of the mountain vault and across the bedding. The drilling of boreholes in the bed of the seam for lowering of caving ceiling overhangs is safer due to the risk of working workers due to the fall of rocks, as it was performed under a well secured ceiling, unlike drilling in cave areas. Since the actual blasting work is carried out in the underlying rocks, there is no direct failure of the ceiling rocks due to the explosion of explosives, which is particularly important in such geological conditions where there is a low cohesive layer of the immediate seam overlying solid solid rocks. The present solution ensures perfectly continuous shear failure of the ceiling layers to the required height along the pressure vault by creating features.

Na přiloženém obrázku jsou znázorněny příklady uspořádání vrtů pro tuto metodu trhací práce. Trhací vrt J. je situován šikmo přes uhelný celík až do podloží sloje, trhací vrt 2 přímo do podložní horniny pod uhelnou sloj a trhací vrt J svisle do počvy.The attached figure shows examples of the arrangement of boreholes for this blasting method. The borehole J is situated obliquely through the coal unit to the bed of the seam, the borehole 2 directly into the bedrock below the coal seam and the borehole J vertically into the leg.

Stejnou technologii trhací práce je možno též použít pro sníženi nebezpečí napětí při ražení chodeb ve slojích ohrožených výskytem horských otřesů, průtrží plynů a uhlí apod.The same blasting technology can also be used to reduce the risk of tension when driving down corridors in seams threatened by mountain shocks, gas and coal bursts, etc.

Claims

Method of introducing delayed ceiling overhangs and reducing stress in the mined deposit, characterized in that boreholes of at least two meters in length are directed into the bed of the seam leading to the shortest path into the zone with the most intense stress-strain load. rocks in the foreground of the work and performs non-graduated launch of explosive charges without deliberate release of the rock ·